高一物理第十章 磁場 (文件)
【正文】 上，所以正電荷聚集在上極板。研究電流中的某一個正 電荷，其帶電量為 q，根據(jù)牛頓第二定律有 由電流的微觀表達(dá)式 I=nqSv 由幾何關(guān)系可知 S=dl 【錯解原因】 上述解法錯在對金屬導(dǎo)電的物理過程理解上。 【分析解答】 銅塊的電流的方向向右，銅塊內(nèi)的自由電子的定向移動的方向向左。當(dāng)電場強(qiáng)度增加到使電場力與洛侖茲力平衡時，自由電子不再向上表面移動。按照一部分 同學(xué)的理解，這就是一道安培力的題目，以為伸手就可以判斷安培力的方向。在 x 軸上有垂直于 xy平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B；在 x軸下方有沿 y鈾負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為 E。 【常見錯解】 粒子射出后第三次到達(dá) x軸，如圖 1023 所示 在電場中粒子的磁場中每一次的位移是 l。也就是物理過程沒有搞清就下手解題，必然出錯。這就是第二次進(jìn)入磁場，接著粒子在磁場中做圓周運(yùn)動，半個周期后第三次通過 x軸。這種工作不一定特別難，而是要求考生有一個端正的科學(xué)態(tài)度，認(rèn)真地依照題意畫出過程草圖建立物理情景進(jìn)行分析。不能直接代入公式求解?，F(xiàn)有一束電量為 +q、質(zhì)量為 m 初速度各不相同的粒子沿電場方向進(jìn)入場區(qū)，求能逸出場區(qū)的粒子的動能增量 ΔE k。根據(jù)動能定理有： Eqd=ΔE k 【錯解原因】 錯解的答案不錯，但是不全面。粒子速度越大，方向變化越快。對于那些折回入射面的粒子電場力功為零，其動能不變，動能增量 ΔE k=0。本題中： “ 逸出場區(qū) ” 的準(zhǔn)確含義是從任何一個邊界逸出場區(qū)均可。而洛侖茲力總與速度方向垂直，洛侖茲力大小不變、方向變化，它是個變力。從錯解中還可以看出，熟練掌握基本的物理模型的特點(diǎn) （加速度與初速度的關(guān)系或加速度與位移之間的關(guān)系等）對正確選擇解題思路的重要性。 【分析解答】 設(shè)離子帶負(fù)電，若離子正好打到金屬板的近側(cè)邊緣 M，則其偏轉(zhuǎn)半 若離子正好打到金屬板的遠(yuǎn)側(cè)邊緣 N，則其偏轉(zhuǎn)半徑滿足關(guān)系 即 因離子從離子槍射出的速度 v由離子槍內(nèi)的加速電場決定 即 代入式 ④ 即得 討論：由以上方程組可知 【評析】 本題考查的能力要求體現(xiàn)在通過對邊界條件的分析，將復(fù)雜的問題分解為若干個簡單問題；把未知的問題轉(zhuǎn)化為已知條件。不考慮重力的作用，荷質(zhì)比 q／ m（ q， m分別為離子的帶電量與質(zhì)量），應(yīng)在什么范圍內(nèi)，離子才能打到金屬板上？ 【錯解】 離子在離子槍內(nèi)加速，出射速度為 由牛頓第二定律離子在磁場中離子的加速度為 離子在磁場中做平拋運(yùn)動 【錯解原因】 離子在離子槍中的的加速過程分析正確，離子進(jìn)入磁場的過程分析錯誤。這道題計(jì)算量很小，要求對動能定理、電場力、磁場力等基本概念、基本規(guī)律有比較深入的理解，而且能夠與題目所 給的帶電粒子的運(yùn)動相結(jié)合才能求得解答。有些粒子雖發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但仍能從入射界面的對面逸出場區(qū)（同錯解答案）；有些粒子將留在場區(qū)內(nèi)運(yùn)動；有些粒子將折回入射面并從入射面逸出場區(qū)。 【分析解答】 由于帶電粒子在磁場中受到洛侖茲力是與粒子運(yùn)動方向垂直的。有些粒子雖發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但仍能從入射界面的對面逸出場區(qū)；有些粒子則留在場區(qū)內(nèi)運(yùn)動。 如果想用平均力的牛頓第二定律求解，則要先求平均加速度 例 15 圖 10－ 27為方向相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域。磁感應(yīng)強(qiáng)度 B方向與離子的初速度方向垂直，并垂直于紙面向里。 【評析】 把對問題所涉及到的物理圖景和物理過程的正確分析是解物理題的前提條件，這往往比動手對題目進(jìn)行計(jì)算還要重要，因?yàn)樗从沉四銓︻}目的正確理解。畫出粒子運(yùn)動的過程草圖 1024。 【錯解原因】 錯解是由于審題出現(xiàn)錯誤。沿著 y軸正方向射出。因此，深入分析題目中所敘述的物理過程，挖出隱含條件，方能有正確的思路。研究電流中的某一個自由電子，其帶電量為 e，根據(jù)牛頓第二定律有 由電流的微觀表達(dá)式 I=neSv=nedlv。圖 1021 為自由電子受力的示意圖。當(dāng)電流形成時，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子逆著電流的方向做定向移動。當(dāng)電場強(qiáng)度增加到使電場力與洛侖茲力平衡時，正電荷不再向上表面移動。有電流 I自左向右流過銅塊，當(dāng)一磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場垂直前表面穿入銅塊，從后表面垂直穿出時，在銅塊上、下兩面之間產(chǎn)生電勢差，若銅塊前、后兩面間距為 d，上、 下兩面間距為 l。 【分析解答】 碰撞前，粒子做勻速運(yùn)動， Eq=μ （ mg＋ Bqv）。因?yàn)樗椒较驘o摩擦，可知 N=0，Bqv=mg。 例 11 如圖 1019 所示，空中有水平向右的勻強(qiáng)電場和垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，質(zhì)量為 m，帶電量為 +q 的滑塊沿水平向右做勻速直線運(yùn)動，滑塊和水平面間的動摩擦因數(shù)為 μ ，滑塊與墻碰撞后 速度為原來的一半。因此上、下兩半圓弧粒子通過所需時間相等。徑跡為
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