- 高二物理有界磁場
高二物理有界磁場包括:
1. 勻強磁場:一種理想化的磁場,磁感應(yīng)強度B是描寫磁場性質(zhì)的物理量,而磁場是有界磁場的一種。
2. 條形磁鐵和通電螺線管產(chǎn)生的磁場:它們產(chǎn)生的磁場是有界的。
此外,磁場中的“渦旋場”和“點渦旋”也是常見的有界磁場,它們是由電荷的運動產(chǎn)生的。這些磁場結(jié)構(gòu)具有特定的形狀,可以與電場相區(qū)分。
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相關(guān)例題:
題目:一個質(zhì)量為 m 的粒子在有界磁場中運動,已知粒子從 A 點出發(fā)時的速度為 v,方向與磁場邊界 MN 垂直并指向邊界的右方。已知磁感應(yīng)強度為 B 的磁場區(qū)域?qū)挾葹?d,邊界 MN 與粒子初速度方向的夾角為 θ。求粒子從 A 點出發(fā)后第一次穿出磁場區(qū)域時的動能。
解答:
首先,我們需要確定粒子的運動軌跡。由于粒子從 A 點出發(fā)時的速度方向與磁場邊界垂直,因此粒子將做勻速直線運動,其運動軌跡為一條直線。由于磁場是有界的,粒子在運動過程中會受到洛倫茲力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn),最終穿出磁場區(qū)域。
粒子在磁場中的運動周期為 T = 2πm/Bq,其中 q 為粒子帶電量。
粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)角度為 θ,其對應(yīng)的圓心角為 θ/2π。
粒子的初速度為 v,方向與磁場邊界垂直并指向邊界的右方。
磁場區(qū)域的寬度為 d。
根據(jù)以上條件,我們可以得到粒子的運動軌跡方程:
r = vt / (Bq)
其中 r 為粒子的運動半徑。
x = vt / (Bq) θ cos(θ/2π) + d/2
y = vt / (Bq) θ sin(θ/2π)
其中 x 和 y 分別為粒子的入射點和出射點的坐標。
接下來,我們需要求出粒子從 A 點出發(fā)后第一次穿出磁場區(qū)域時的動能。根據(jù)動能定理,粒子在磁場中受到的洛倫茲力不做功,因此粒子的動能只與初速度和運動軌跡有關(guān)。根據(jù)以上方程,我們可以得到粒子的動能表達式:
Ek = 1/2mv^2 = mv^2/(2Bqr) = mv^2/(2Bqdθsin(θ/2π))
其中 r 為粒子的運動半徑,d 為磁場區(qū)域的寬度。
最后,將以上表達式代入題目中的條件中,即可求出粒子從 A 點出發(fā)后第一次穿出磁場區(qū)域時的動能。
希望這個例子能夠幫助您理解高二物理有界磁場的相關(guān)知識。
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