- 磁场物理动量定理
磁场物理动量定理包括安培环路定理、安培环路定理的应用、磁场高斯定理、磁场高斯定理的应用等。
相关例题:
问题:一个质量为m的粒子在磁场中运动,已知粒子在运动过程中只受到磁场力的作用,并且粒子在运动过程中动能没有损失。请用磁场物理动量定理来分析该粒子的运动过程,并列出方程求解。
分析:
粒子在磁场中运动,受到磁场力的作用,且只受磁场力,说明磁场力是粒子运动的原因。由于粒子在运动过程中动能没有损失,说明磁场力对粒子做正功。
根据磁场物理动量定理,合外力的冲量等于动量的变化,即:ΔP = Ft。由于粒子只受磁场力,所以磁场力的冲量等于粒子动量的变化。
磁场力对粒子的冲量等于粒子动量的变化:ΔP = mV
Eq(Px, 0) + Eq(Py, 0) + Eq(mV, V0) = 0 (1)
Eq(r, t) = Eq(mVt, mVt) (2)
Eq(B, t) = F (3)
Eq(t, t) = 0 (4)
其中,Eq表示微分方程的等式;F为磁场力;B为磁感应强度。
解以上方程组可以得到粒子的运动轨迹和速度变化情况。
解法:
(1)将粒子的运动轨迹设为圆周,得到r = π(mVt/Bq),代入方程组中;
(2)将粒子的初速度设为V0,得到方程组中的V = V0;
(3)根据题意,磁场力对粒子做正功,所以磁场力与粒子速度方向垂直;
(4)根据以上信息,可以列出磁场力的表达式F = mV^2/r - Bqv^2/r^2。将磁场力的表达式代入方程组中即可求解。
结论:
根据以上分析,该粒子将在磁场中做匀速圆周运动,且粒子的速度逐渐增大。由于粒子只受磁场力作用,且动能没有损失,因此磁场力对粒子做正功。最终粒子的速度将达到最大值。
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