- 高考物理边界磁场
高考物理边界磁场的知识点包括:
1. 磁场的方向:在磁体外部,磁感线从磁体的北极出来,回到南极。在磁体内部,磁感线从S极到N极。
2. 电流或运动电荷在磁场中会受到磁场力(即磁体间的相互作用是通过磁场发生的)。
3. 洛伦兹力不做功,因为力的方向始终与运动方向垂直。
4. 带电粒子在磁场中的运动:洛伦兹力提供向心力,注意洛伦兹力方向与速度方向垂直,所以洛伦兹力对带电粒子不做功。
边界磁场可能包括一些特定的磁场区域或边界条件,具体取决于问题的描述。可能涉及的磁场类型包括恒定磁场、变化磁场、涡旋电场等。在电磁感应中,边界磁场可能涉及到磁场区域的分割或限定,从而影响穿过该区域的运动或变化。
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相关例题:
题目:一个质量为 m 的小球,在长为 L 的细线牵引下,在磁感应强度为 B 的匀强磁场中做匀速圆周运动。已知小球运动到最高点时细线与竖直方向成 θ 角,求此时小球的速度大小和细线的拉力大小。
分析:小球在磁场中做匀速圆周运动,受到重力、细线的拉力和洛伦兹力作用。其中洛伦兹力提供向心力,因此可根据牛顿第二定律列式求解。
解答:
(1)根据题意,小球在最高点时细线与竖直方向成 θ 角,因此小球受到重力和拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律有:
F - mg = m ×
其中 F 为细线的拉力,g 为重力加速度。
(2)由于小球做匀速圆周运动,因此洛伦兹力提供向心力,根据左手定则可知,洛伦兹力方向垂直于速度方向向上。根据牛顿第二定律有:
F_{洛伦兹} = qvB - mg
其中 q 为小球所带电荷量,v 为小球的速度大小。
(3)将(2)中的 F 代入(1)中,可得细线的拉力大小为:
F = mg + m\frac{v^{2}}{L}\sin\theta - \frac{mgL\cos\theta}{v} = m(\frac{v^{2}}{L} - \frac{g\cos\theta}{v}) + mg\sin\theta
(4)根据动能定理可知,小球在最高点时的速度大小为:
v = \sqrt{gL(1 - \sin\theta)}
将(4)中的 v 代入(3)中可得细线的拉力大小为:
F = mg + m\frac{gL(1 - \sin\theta)}{L\sin\theta} = mg + \frac{mg}{1 - \sin\theta}
综上所述,小球在最高点时的速度大小为 v = \sqrt{gL(1 - \sin\theta)},细线的拉力大小为 F = mg + \frac{mg}{1 - \sin\theta}。
这道例题考察了边界磁场中小球做匀速圆周运动的相关知识,包括受力分析、牛顿定律、左手定则和动能定理的应用。通过解答这道题目,考生可以更好地理解和掌握边界磁场中小球运动的相关知识。
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