- 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,磁感应强度B是描写磁场性质的物理量,而磁场是有界磁场的一种。
2. 条形磁铁和通电螺线管产生的磁场:它们产生的磁场是有界的。
此外,磁场中的“涡旋场”和“点涡旋”也是常见的有界磁场,它们是由电荷的运动产生的。这些磁场结构具有特定的形状,可以与电场相区分。
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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:
r = vt / (Bq)
其中 r 为粒子的运动半径。
x = vt / (Bq) θ cos(θ/2π) + d/2
y = vt / (Bq) θ sin(θ/2π)
其中 x 和 y 分别为粒子的入射点和出射点的坐标。
接下来,我们需要求出粒子从 A 点出发后第一次穿出磁场区域时的动能。根据动能定理,粒子在磁场中受到的洛伦兹力不做功,因此粒子的动能只与初速度和运动轨迹有关。根据以上方程,我们可以得到粒子的动能表达式:
Ek = 1/2mv^2 = mv^2/(2Bqr) = mv^2/(2Bqdθsin(θ/2π))
其中 r 为粒子的运动半径,d 为磁场区域的宽度。
最后,将以上表达式代入题目中的条件中,即可求出粒子从 A 点出发后第一次穿出磁场区域时的动能。
希望这个例子能够帮助您理解高二物理有界磁场的相关知识。
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