- 高二物理有界磁场
高二物理有界磁场包括:
1. 匀强磁场:一种理想化的磁场,由静止或匀速运动的电荷产生,磁感应强度B是空间的一个定值,具有大小和方向,适用于描述电磁场的性质。
2. 环形磁场:由通电螺线管产生。当电流通过线圈时,线圈就会产生电磁感应,进而产生磁通量变化,从而吸引或排斥其他物体。
3. 条形磁场:当条形磁铁插入或接近铁质物体时,由于磁极相斥或相吸,会在铁质物体中产生感应电流,进而产生涡电流和焦热。这些电流就是有界磁场。
此外,还有非均匀渐变磁场、涡旋磁场等。这些磁场在物理问题中有其特定的应用或产生涡电流等问题。在学习高二物理时,这些有界磁场的概念和模型是重要的理解内容。
相关例题:
题目:一个质量为 m 的粒子在有界磁场中运动,已知粒子从 A 点出发时的速度为 v,方向与磁场边界 MN 垂直并指向边界的右方。已知磁感应强度为 B 的磁场区域宽度为 d,边界 MN 与粒子初速度方向的夹角为 θ。求粒子从 A 点出发后第一次穿出磁场区域时的动能。
解答:
首先,我们需要确定粒子的运动轨迹。由于粒子从 A 点出发时的速度方向与磁场边界垂直,因此粒子将做匀速直线运动,其运动轨迹为一条直线。由于磁场是有界的,粒子在运动过程中会受到洛伦兹力的作用而发生偏转,最终穿出磁场区域。
粒子在磁场中的运动周期为 T = 2πm/Bq,其中 q 为粒子带电量。
粒子在磁场中的偏转角度为 θ,其对应的圆心角为 θ/2π。
粒子的初速度为 v,方向与磁场边界垂直并指向边界的右方。
磁场区域的宽度为 d。
根据以上条件,我们可以得到粒子的运动轨迹方程:
x = vt = vTcosθ/2π = vBqTcosθ/m
其中 x 为粒子在磁场中的位移,t 为粒子在磁场中的运动时间。
当粒子第一次穿出磁场区域时,其位移为 d,因此有:
x = d + vt = d + vBqTcosθ/m
将上述方程代入粒子的动能表达式 EK = 1/2mv²中,即可求得粒子从 A 点出发后第一次穿出磁场区域时的动能:
EK = 1/2mv² = 1/2m(v² + v²B²q²T²sin²θ/m²) = (1 + B²q²T²sin²θ)v²/2m
其中 B 为磁感应强度,q 为粒子带电量。
因此,当粒子从 A 点出发后第一次穿出磁场区域时,其动能为 (1 + B²q²T²sin²θ)v²/2m。
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