- 高考物理临界磁场
高考物理临界磁场可能涉及到以下几种情况:
1. 磁感应强度B突然发生突变,如由B突然变为B',此时要求物体恰好穿过磁场或完全在磁场中。
2. 物体在磁场中受到的洛伦兹力突然发生作用,如物体在磁场中受到的洛伦兹力恰好等于所需的向心力。
3. 通电导线与磁场发生相对运动,导致导线与磁场的方向突然改变。
4. 通电导线在磁场中受到安培力作用,当安培力恰好等于重力或其他外力时,物体处于临界状态。
请注意,以上情况并不完全,只是为了说明临界状态可能涉及的几种情况,具体问题还需要根据题目中给出的条件进行分析。
相关例题:
题目:一个带电粒子在匀强磁场中运动,磁感应强度B = 0.01T,粒子的速度v = 500m/s。已知粒子在进入磁场时速度方向与磁场边界的夹角为30度,粒子质量为2.0 × 10^-3kg,电量为2.5 × 10^-6C。求粒子进入磁场后能够飞出磁场的临界速度。
解题过程:
首先,根据洛伦兹力公式 F = qvB,可求得粒子在磁场中受到的洛伦兹力:
F = qvB = 2.5e-6 × 500 × 0.01N = 1.25e-7N
接下来,我们需要求出粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径和圆心角。根据圆周运动公式,可得到:
轨道半径 R = m × v / qB
圆心角 θ = θ = arc tan(B1 / B2)
其中,B1 是粒子进入磁场时的磁感应强度,B2 是粒子飞出磁场时的磁感应强度。由于粒子在磁场中做圆周运动时,其运动轨迹是圆弧的一部分,因此需要求出临界条件,即当粒子在磁场中运动时,其运动轨迹与磁场边界相切时,磁感应强度B的值。
根据临界条件,可列出方程:
R = R1 - R2 = m(v - v') / q(B - B')
其中 R1 是粒子进入磁场时的轨道半径,R2 是粒子飞出磁场时的轨道半径,v' 是粒子在磁场中运动时的速度,B' 是临界磁感应强度。将已知量代入方程中,可得到:
v' = v / (cosθ)
B' = B + (v' / R) × sinθ
将已知量代入方程中,可得到:
v' = 500 / (cos(arc tan(B1 / B2))) m/s
B' = 0.01 + (500 / R) × sin(arc tan(B1 / B2)) T
最后,根据临界条件,当粒子在磁场中运动时,其速度恰好等于临界速度时,粒子能够飞出磁场。因此,临界速度即为粒子的实际速度与临界速度相等时的速度。将已知量代入方程中,可得到:
v = v' = 500 / (cos(arc tan(B1 / B2))) m/s
所以,当磁感应强度B为 0.01 + (500 / R) × sin(arc tan(B1 / B2)) T 时,粒子能够飞出磁场。其中R为粒子的轨道半径。
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