高考物理磁場(chǎng)綜合題(已修改)
2024-11-28 18:53 本頁(yè)面
【正文】 磁場(chǎng)綜合題 例 如圖示，半徑為 R 的細(xì)金屬圓環(huán)中通有恒定電流 I，圓環(huán)置于水平面上，處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求 ：圓環(huán)受到的張力。 I R O 解一 ：取上半段圓環(huán) AB作為研究對(duì)象， I R O A B 圓環(huán) AB受到安培力 F， F的方向向上 F的大小為 F F=BI 2R （有效長(zhǎng)度為 2R） 圓環(huán) AB兩端受到的張力為 T，方向沿切線， T T 由平衡條件得 F=2T ∴ T= BIR 解二 ：取很小的一小段圓環(huán) CD作為研究對(duì)象， I R O A B C D α 則 CD所對(duì)的圓心角為 α=2Δθ, 圓弧長(zhǎng)度 Δ L = 2R Δθ CD受到安培力 ΔF=BIΔL= 2BIRΔθ CD兩端受到的張力為 T，方向沿切線，如圖示 ΔF T T 由平衡條件 ΔF T T α 2T sinΔθ= ΔF= 2BIRΔθ 角度很小時(shí)有 sinΔθ= Δθ ∴ T=BIR 上述方法稱為 微元法 （ 13分）串列加速器是用來(lái)產(chǎn)生高能離子的裝置 .圖中虛線框內(nèi)為其主體的原理示意圖 ,其中加速管的中部 b 處有很高的正電勢(shì) U， a、 c 兩端均有電極接地（電勢(shì)為零） .現(xiàn)將速度很低的負(fù)一價(jià)碳離子從 a 端輸入，當(dāng)離子到達(dá) b 處時(shí) ,可被設(shè)在 b處的特殊裝置將其電子剝離 , 成為 n 價(jià)正離子 ,而不改變其速度大小 ,這些正 n 價(jià)碳離子從 c 端飛出后進(jìn)入一與其速度方向垂直的、磁感強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在磁場(chǎng)中做半徑為 R的圓周運(yùn)動(dòng) .已知碳離子的質(zhì)量 m = 10 – 26 kg, U= 105 V, B=, n=2, 基元電荷 e= 10 19 C ， 求 R. 03年江蘇高考 17 c a b 加速管 加速管 B 設(shè)碳離子到達(dá) b處時(shí)的速度為 v1， 從 c 端射出時(shí)的速度為 v2 ， 由能量關(guān)系得 1/2 mv1 2 =eU ① 1/2 mv2 2 = 1/2 mv1 2 +neU ② 進(jìn)入磁場(chǎng)后 ， 碳離子做圓周運(yùn)動(dòng) ， 可得 nev2 B=mv22 /R ③ 由以上三式可得 ④ 由 ④ 式及題給數(shù)值可解得 R= 解： c a b 加速管 加速管 B 例 2.
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