高一物理第十章磁场

高一物理第十章磁场内容摘要：

离子返回 A点，而是如图 1013 所示由 B 经 C′ 点到 B′点。 【分析解答】 （ 1）平行板间电场方向向下，离子由 A点静止释放后在电场力的作用下是向下运动，可见电场力一定向下，所以离子必带正电荷，选 A。 （ 2）离子具有速度后，它就在向下的电场力 F 及总与速度心垂直并不断改变方向的洛仑兹力 f作用下沿 ACB 曲线运动，因洛仑兹力不做功，电场力做功等于动能的变化，而离子到达 B点时的速度为零，所以从 A到 B电场力所做正功与负功加起来为零。 这说明离子在电场中的 B点与 A 点的电势能相等，即 B 点与 A点位于同一高度 ，选 B。 （ 3）因 C点为轨道最低点，离子从 A运动到 C 电场力做功最多， C点具有的动能最多，所以离子在 C 点速度最大，选 C。 （ 4）只要将离子在 B点的状态与 A点进行比较，就可以发现它们的状态（速度为零，电势能相等）相同，如果右侧仍有同样的电场和磁场的叠加区域，离子就将在 B 之右侧重现前面的曲线运动，因此，离子是不可能沿原曲线返回 A 点的。 故选 A， B， C 为正确答案。 【评析】 初速度和加速度决定物体的运动情况。 在力学部分绝大部分的习题所涉及的外力是恒力。 加速度大小方向都不变。 只要判断初始时刻加速度与初速度的关系，就可 以判断物体以后的运动。 本题中由于洛仑兹力的方向总垂直于速度方向，使得洛仑兹力与电场力的矢量和总在变化。 所以只做一次分析就武断地下结论，必然会把原来力学中的结论照搬到这里，出现生搬硬套的错误。 例 8 摆长为 ι 的单摆在匀强磁场中摆动，摆动平面与磁场方向垂直，如图 1014 所示。 摆动中摆线始终绷紧，若摆球带正电，电量为 q，质量为 m，磁感应强度为 B，当球从最高处摆到最低处时，摆线上的拉力 T多大。 【错解】 T， f 始终垂直于速度 v，根据机械能守恒定律： 在 C 处， f 洛 竖直向上，根据牛顿第二定律则有 【错解原因】 考虑问题不全面，认为题目中 “ 从最高点到最低处 ” 是指 AC 的过程，忽略了球可以从左右两方经过最低点。 【分析解答】 球从左右两方经过最低点，因速度方向不同，引起 f 洛 不同，受力分析如图1015 所示。 由于摆动时 f 洛 和 F 拉 都不做功，机械能守恒，小球无论向左、向右摆动过 C 点时的速度大小相同，方向相反。 摆球从最高点到达最低点 C 的过程满足机械能守恒： 当摆球在 C的速度向右，根据左手定则， f 洛 竖直向上，根据牛顿 第二定律则有 当摆球在 C的速度向左， f 洛 竖直向下，根据牛顿第二定律则有 所以摆到最低处时，摆线上的拉力 【评析】 要避免本题错解的失误，就要对题目所叙述的各个状态认真画出速度方向，用左手定则判断洛仑兹力的方向。 其余的工作就是运用牛顿第二定律和机械能守恒定律解题。 例 9 如图 1016 所示，带负电的粒子垂直磁场方向进入圆形匀强磁场区域，出 磁场时速度偏离原方向 60176。 角，已知带电粒子质量 m=310 20kg，电量q=1013C，速度 v0=105m/s，磁场区域的半径 R=310 1m，不计重力，求磁场的磁感应强度。 【错解】 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 【错解原因】 没有依据题意画出带电粒子的运动轨迹图，误将圆形磁场的半径当作粒子运动的半径，说明对公式中有关物理量的物理意义不明白。 【分析解答】 画进、出磁场速度的垂线得交点 O′ ， O′ 点即为粒子作圆周运动的圆心，据此作出运动轨迹 AB，如图 1017所示。 此圆半径记为 r。 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 【错析】 由于洛伦兹力总是垂直于速度方向，若已知带电粒子的任意两个速度方向，就可以通过作出两速度的垂线，找出两垂线的交点即为带电粒子做圆周运动的圆心。 例 10 如图 1018 所示，带电粒子在真空环境中的匀强磁场里按图示径迹运动。 径迹为互相衔接的两段半 径不等的半圆弧，中间是一块薄金属片，粒子穿过时有动能损失。 试判断粒子在上、下两段半圆径迹中哪段所需时间较长。 （粒子重力不计） 【错解】 的回旋周期与回旋半径成正比，因为上半部分径迹的半径较大，所以所需时间较长。 【错解原因】 错误地认为带电粒子在磁场中做圆周运动的速度不变，由周期公式 【分析解答】 首先根据洛仑兹力方向，（指向圆心），磁场 方向以及动能损耗情况，判定粒子带正电，沿 abcde 方向运动。 再求通过上、下两段圆弧所需时间：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 子速度 v，回旋半径 R 无关。 因此上、下两半圆弧粒子通过所需时间相等。 动能的损耗导致粒子的速度的减小，结果使得回旋半径按比例减小，周期并不改变。 【评析】。