- 高中物理圆形磁场
高中物理圆形磁场有:
1. 通电螺线管周围的磁场可以认为是圆形磁场。
2. 电子在匀强磁场中绕原子核旋转而出现环形电流时,电流周围的磁场也为圆形。
3. 当带电粒子垂直于磁场方向射入磁场时,粒子在磁场中受到的洛伦兹力是指向圆心的圆形磁场。
以上仅是部分示例,实际上,高中物理圆形磁场的情况可能出现在许多不同的情境中。
相关例题:
题目:
一个电子从A点沿与圆形磁场垂直的方向射入圆形磁场中,电子的质量为m,带电量为e,圆形磁场的半径为R,圆心为O。求:
1. 当圆形磁场的磁感应强度B为多少时,电子能够从圆形磁场的最右边射出?
2. 当电子从圆形磁场的边缘射出时,它的速度方向与圆形磁场边缘的夹角是多少?
解答:
1. 设电子在圆形磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为r,根据电子在磁场中的运动规律,有:
evB = mv²/r
其中v为电子在磁场中的运动速度,r为电子做圆周运动的轨道半径。
又因为圆形磁场的半径为R,所以有:
r = R
将上述两式联立,可得:
B = evR/m
当电子能够从圆形磁场的最右边射出时,电子的运动轨迹与磁场边缘相切,此时电子的速度方向与磁场边缘垂直。因此,电子的速度大小为v = R/θ,其中θ为电子从圆形磁场的边缘射出时,它的速度方向与圆形磁场边缘的夹角。
将上述结果代入第一个式子中,可得:
B = eθR/m
2. 根据几何关系可知,当电子从圆形磁场的边缘射出时,它的速度方向与圆形磁场边缘的夹角θ满足:
tanθ = v/R = R/vθ = 1/tanθ = 1/evR/m
化简可得:
θ = arc tan(evR/m)
综上所述,当圆形磁场的磁感应强度B为evR/m时,电子能够从圆形磁场的最右边射出。当电子从圆形磁场的边缘射出时,它的速度方向与圆形磁场边缘的夹角为arc tan(evR/m)。
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