20xx年高中物理第九部分磁場競賽講座講稿新人教版(編輯修改稿)
2025-03-15 03:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 典型例題解析一、磁場與安培力的計算【例題1】兩根無限長的平行直導(dǎo)線a、b相距40cm，通過電流的大小都是，方向相反。試求位于兩根導(dǎo)線之間且在兩導(dǎo)線所在平面內(nèi)的、與a導(dǎo)線相距10cm的P點的磁感強(qiáng)度?！窘庹f】這是一個關(guān)于畢薩定律的簡單應(yīng)用。解題過程從略。10?6T ，方向在圖99中垂直紙面向外?！纠}2】半徑為R ，通有電流I的圓形線圈，放在磁感強(qiáng)度大小為B 、方向垂直線圈平面的勻強(qiáng)磁場中，求由于安培力而引起的線圈內(nèi)張力?！窘庹f】本題有兩種解法。方法一：隔離一小段弧，對應(yīng)圓心角θ ，則弧長L = θR 。因為θ → 0（在圖910中，為了說明問題，θ被夸大了），弧形導(dǎo)體可視為直導(dǎo)體，其受到的安培力F = BIL ，其兩端受到的張力設(shè)為T ，則T的合力ΣT = 2Tsin再根據(jù)平衡方程和極限= 0 ，即可求解T 。方法二：隔離線圈的一半，根據(jù)彎曲導(dǎo)體求安培力的定式和平衡方程即可求解…【答案】BIR ?！颊f明〗如果安培力不是背離圓心而是指向圓心，內(nèi)張力的方向也隨之反向，但大小不會變?！紝W(xué)員思考〗如果圓環(huán)的電流是由于環(huán)上的帶正電物質(zhì)順時針旋轉(zhuǎn)而成（磁場仍然是進(jìn)去的），且已知單位長度的電量為λ、環(huán)的角速度ω、環(huán)的總質(zhì)量為M ，其它條件不變，再求環(huán)的內(nèi)張力。〖提示〗此時環(huán)的張力由兩部分引起：①安培力，②離心力。前者的計算上面已經(jīng)得出（此處I = = ωλR），T1 = BωλR2 ；后者的計算必須應(yīng)用圖910的思想，只是F變成了離心力，方程 2T2 sin = Mω2R ，即T2 = 。〖答〗BωλR2 + ?！纠}3】如圖911所示，半徑為R的圓形線圈共N匝，處在方向豎直的、磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，線圈可繞其水平直徑（絕緣）軸OO′轉(zhuǎn)動。一個質(zhì)量為m的重物掛在線圈下部，當(dāng)線圈通以恒定電流I后，求其靜止時線圈平面和磁場方向的夾角?！窘庹f】這是一個應(yīng)用安培力矩定式的簡單問題，解題過程從略【答案】arctg 。二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動【例題4】電子質(zhì)量為m 、電量為q ，以初速度v0垂直磁場進(jìn)入磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。某時刻，電子第一次通過圖912所示的P點，θ為已知量，試求：（1）電子從O到P經(jīng)歷的時間；（2）O→P過程洛侖茲力的沖量?！窘庹f】圓周運(yùn)動的基本計算。解題過程從略。值得注意的是，洛侖茲力不是恒力，故沖量不能通過定義式去求，而應(yīng)根據(jù)動量定理求解?！敬鸢浮浚?） ；（2）2mv0sinθ ?！纠}5】如圖913所示，S是粒子源，只能在紙面上的360176。范圍內(nèi)發(fā)射速率相同、質(zhì)量為m 、電量為q的電子。MN是一塊足夠大的擋板，與S相距= L 。它們處在磁感強(qiáng)度為B 、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，試求：（1）要電子能到達(dá)擋板，其發(fā)射速度至少應(yīng)為多大？（2）若發(fā)射速率為，則電子擊打在擋板上的范圍怎樣？【解說】第一問甚簡，電子能擊打到擋板的臨界情形是軌跡與擋板相切，此時 rmin = ；在第二問中，先求得r = L ，在考查各種方向的初速所對應(yīng)的軌跡與擋板相交的“最遠(yuǎn)”點。值得注意的是，O點上方的最遠(yuǎn)點和下方的最遠(yuǎn)點并不是相對O點對稱
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