高一物理第十章磁場(編輯修改稿)
2024-12-17 05:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 離子返回 A點，而是如圖 1013 所示由 B 經(jīng) C′ 點到 B′點。 【分析解答】 （ 1）平行板間電場方向向下，離子由 A點靜止釋放后在電場力的作用下是向下運動，可見電場力一定向下，所以離子必帶正電荷，選 A。 （ 2）離子具有速度后，它就在向下的電場力 F 及總與速度心垂直并不斷改變方向的洛侖茲力 f作用下沿 ACB 曲線運動，因洛侖茲力不做功，電場力做功等于動能的變化，而離子到達 B點時的速度為零，所以從 A到 B電場力所做正功與負功加起來為零。這說明離子在電場中的 B點與 A 點的電勢能相等，即 B 點與 A點位于同一高度 ，選 B。 （ 3）因 C點為軌道最低點，離子從 A運動到 C 電場力做功最多， C點具有的動能最多，所以離子在 C 點速度最大，選 C。 （ 4）只要將離子在 B點的狀態(tài)與 A點進行比較，就可以發(fā)現(xiàn)它們的狀態(tài)（速度為零，電勢能相等）相同，如果右側仍有同樣的電場和磁場的疊加區(qū)域，離子就將在 B 之右側重現(xiàn)前面的曲線運動，因此，離子是不可能沿原曲線返回 A 點的。 故選 A， B， C 為正確答案。 【評析】 初速度和加速度決定物體的運動情況。在力學部分絕大部分的習題所涉及的外力是恒力。加速度大小方向都不變。只要判斷初始時刻加速度與初速度的關系，就可 以判斷物體以后的運動。本題中由于洛侖茲力的方向總垂直于速度方向，使得洛侖茲力與電場力的矢量和總在變化。所以只做一次分析就武斷地下結論，必然會把原來力學中的結論照搬到這里，出現(xiàn)生搬硬套的錯誤。 例 8 擺長為 ι 的單擺在勻強磁場中擺動，擺動平面與磁場方向垂直，如圖 1014 所示。擺動中擺線始終繃緊，若擺球帶正電，電量為 q，質量為 m，磁感應強度為 B，當球從最高處擺到最低處時，擺線上的拉力 T多大？ 【錯解】 T， f 始終垂直于速度 v，根據(jù)機械能守恒定律： 在 C 處， f 洛 豎直向上，根據(jù)牛頓第二定律則有 【錯解原因】 考慮問題不全面，認為題目中 “ 從最高點到最低處 ” 是指 AC 的過程，忽略了球可以從左右兩方經(jīng)過最低點。 【分析解答】 球從左右兩方經(jīng)過最低點，因速度方向不同，引起 f 洛 不同，受力分析如圖1015 所示。由于擺動時 f 洛 和 F 拉 都不做功，機械能守恒，小球無論向左、向右擺動過 C 點時的速度大小相同，方向相反。 擺球從最高點到達最低點 C 的過程滿足機械能守恒： 當擺球在 C的速度向右，根據(jù)左手定則， f 洛 豎直向上，根據(jù)牛頓 第二定律則有 當擺球在 C的速度向左， f 洛 豎直向下，根據(jù)牛頓第二定律則有 所以擺到最低處時，擺線上的拉力 【評析】 要避免本題錯解的失誤，就要對題目所敘述的各個狀態(tài)認真畫出速度方向，用左手定則判斷洛侖茲力的方向。其余的工作就是運用牛頓第二定律和機械能守恒定律解題。 例 9 如圖 1016 所示，帶負電的粒子垂直磁場方向進入圓形勻強磁場區(qū)域，出 磁場時速度偏離原方向 60176。 角，已知帶電粒子質量 m=310 20kg，電量q=1013C，速度 v0=105m/s，磁場區(qū)域的半徑 R=310 1m，不計重力，求磁場的磁感應強度。 【錯解】 帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動 【錯解原因】 沒有依據(jù)題意畫出帶電粒子的運動軌跡圖，誤將圓形磁場的半徑當作粒子運動的半徑，說明對公式中有關物理量的物理意義不明白。 【分析解答】 畫進、出磁場速度的垂線得交點 O′ ， O′ 點即為粒子作圓周運動的圓心，據(jù)此作出運動軌跡 AB，如圖 1017所示。此圓半徑記為 r。 帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動 【錯析】 由于洛倫茲力總是垂直于速度方向，若已知帶電粒子的任意兩個速度方向，就可以通過作出兩速度的垂線，找出兩垂線的交點即為帶電粒子做圓周運動的圓心。 例 10 如圖 1018 所示，帶電粒子在真空環(huán)境中的勻強磁場里按圖示徑跡運動。徑跡為互相銜接的兩段半 徑不等的半圓弧，中間是一塊薄金屬片，粒子穿過時有動能損失。試判斷粒子在上、下兩段半圓徑跡中哪段所需時間較長？（粒子重力不計） 【錯解】 的回旋周期與回旋半徑成正比，因為上半部分徑跡的半徑較大，所以所需時間較長。 【錯解原因】 錯誤地認為帶電粒子在磁場中做圓周運動的速度不變，由周期公式 【分析解答】 首先根據(jù)洛侖茲力方向，（指向圓心），磁場 方向以及動能損耗情況，判定粒子帶正電，沿 abcde 方向運動。 再求通過上、下兩段圓弧所需時間：帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動 子速度 v，回旋半徑 R 無關。因此上、下兩半圓弧粒子通過所需時間相等。動能的損耗導致粒子的速度的減小，結果使得回旋半徑按比例減小，周期并不改變。 【評析】
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