- 高三物理磁場應(yīng)用
高三物理磁場的應(yīng)用主要有以下幾類:
帶電粒子在電場中的加速。在磁場中,如果帶電粒子平行于磁場方向進入磁場,粒子將受到洛倫茲力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn),但洛倫茲力對粒子不做功,因此常用到帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)實驗。
磁場與運動軌跡的關(guān)系。帶電粒子在磁場中的運動,經(jīng)常與粒子速度的垂直偏轉(zhuǎn)、圓周運動等軌跡結(jié)合起來,需要根據(jù)粒子速度與磁場方向的關(guān)系,畫出粒子的運動軌跡,并根據(jù)幾何關(guān)系找出粒子的運動半徑、偏轉(zhuǎn)角度等運動學(xué)量。
安培力與洛倫茲力的應(yīng)用。安培力與洛倫茲力的計算是高中物理的重點和難點,也是高考的熱點。在磁場中經(jīng)常需要根據(jù)粒子的速度、磁感應(yīng)強度、電荷的性質(zhì)等,判斷粒子受到的洛倫茲力的大小和方向,從而確定粒子的運動情況。
帶電粒子在復(fù)合場中的運動。帶電粒子在重力、電場力、磁場力等復(fù)合場的運動是高考的重點和難點,經(jīng)常結(jié)合圓周運動、臨界問題等題型進行考查。
此外,磁場在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中也有應(yīng)用,如在判斷感應(yīng)電流的方向時,常用楞次定律或右手定則,來判斷磁場方向、導(dǎo)體運動方向和感應(yīng)電流方向之間的關(guān)系。這些是磁場在高中物理中的應(yīng)用的一些主要方面,具體應(yīng)用還需要根據(jù)實際情況進行分析和處理。
相關(guān)例題:
題目:一個質(zhì)量為 m 的小球,在長為 L 的細線牽引下,在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)做圓周運動。已知小球運動到最高點時的速度為 v,求磁感應(yīng)強度 B 的大小。
解答:
根據(jù)題意,小球在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)做圓周運動,受到重力 mg 和繩子的拉力 F 的作用。根據(jù)牛頓第二定律,有:
$F - mg = m\frac{v^{2}}{L}$
其中 F 是繩子對小球的拉力。
由于小球在最高點時的速度為 v,所以有:
$F = mg + m\frac{v^{2}}{L}$
根據(jù)安培力公式,磁場對小球的作用力等于小球受到的洛倫茲力,即:
$F_{磁} = B\frac{mv}{L}$
其中 B 是磁感應(yīng)強度。
將 F 代入上式可得:
$B = \frac{mv}{IL}$
其中 I 是小球的電流,可以根據(jù)半徑和角速度的關(guān)系求得:
$I = \frac{mv}{2\pi R}$
其中 R 是圓的半徑,可以根據(jù)繩長和圓周運動半徑的關(guān)系求得:
$R = L - R_{0}$
其中 R_{0} 是繩長。
將以上三個式子代入磁感應(yīng)強度的表達式中,可得:
$B = \frac{mv(L - R_{0})}{2\pi L^{2}}$
其中 m、v、L 和 R_{0} 都是已知量。因此,磁感應(yīng)強度 B 的大小可以通過以上公式求得。
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