(2010•上海二模)如图所示,一带负电的粒子处在电磁感应加速器半径为r的轨道中,轨道围成的内部区域有垂直于纸面向里的匀强磁场,若磁场的磁感应强度随时间均匀增大.则该粒子在轨道内将作______(选填“顺时针”或“逆时针”)运动,如果该粒子每运动一周增加的动能为△Ek,粒子所带的电荷量为q,那么磁感应强度的变化率为
△
E
k
πq
r
2
△
E
k
πq
r
2
.
解题思路:磁场的磁感应强度随时间均匀增大,根据麦克斯韦电磁场理论可知在空间产生电场,根据楞次定律判断电场的方向,分析粒子的运动情况;电场力做功等于粒子动能的增加,根据能量守恒求出感应电动势,由法拉第电磁感应定律可求出磁感应强度的变化率.
由题,磁场的磁感应强度随时间均匀增大,根据麦克斯韦电磁场理论可知在空间产生电场,根据楞次定律判断得知,电场方向沿逆时针,负电荷所受的电场力方向沿顺时针方向,所以该粒子在轨道内将作顺时针运动.
设变化的磁场产生的感应电动势为E.
根据动能定理得:qE=△Ek,由法拉第电磁感应定律得E=[△Φ/△t]=[△B/△t]•πr2
联立解得,[△B/△t]=
△Ek
πqr2
故答案为:顺时针,
△Ek
πqr2
点评:
本题考点: 法拉第电磁感应定律;楞次定律.
考点点评: 本题考查对麦克斯韦电磁场理论的理解能力,运用动能定理和法拉第电磁感应定律列式求解磁感应强度的变化率.
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