场中,间距为d,磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面夹角为α,金属棒a、b的质量为m,放在导轨上且与导轨垂直,电源电动势为E,定值电阻为R,其余电阻不计,则当电键K闭合时,棒a、b受到的安培力的大小为多少?方向怎样?棒的加速度大小为多少?例4一匀磁场,磁场方向垂直于xy平面,在xy平面上,磁场分布在以O为中心的一个圆形区域内。一个质量为m、电荷量为q的带电粒子,由原点O开始运动,初速为v,方向沿x正方向。后来,粒子经过y轴上的P点,此时速度方向与y轴的夹角为30°,P到O的距离为L,如图所示。不计重力的影响。求磁场的磁感强度B的大小和xy平面上磁场区域的半径R。解析:OP3rL解析:(1)O1P2O1A2r
解析:解析:
引申:引申:若导轨不光滑,棒静止,求N、f静,则四力平衡。
(2)OA即为有界圆形磁场半径R
f例5如图所示,在一个圆形区域内,两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域I、Ⅱ中,A2A4与A1A3的夹角为60°。一质量为m、带电量为q的粒子以某一速度从I区的边缘点A1处沿与A1A3成30°角的方向射入磁场,随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O进Ⅱ区,最后再从A4处射出磁场。已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t,求I区和Ⅱ区中磁感应强度的大小忽略粒子重力。解析:解析:
(3)粒子从P2到P3将作圆周运动,画出轨迹,圆心位置,设圆周半径为R,则:
例7如图,在xoy平面内,MN和x轴之间有平行于y轴的匀强电场和垂直于xoy平面的匀强磁场,y轴上离坐标原点4L的A点处有一电子枪,可以沿x方向射出速度为vo的电子(质量为m,电量为e)。如果电场和磁场同时存在,电子将做匀速直线运动。如果撤去电场,只保留磁场,电子将从x轴上距坐标原点3L的C点离开磁场,不计重力的影响。求:(1)磁感应强度B和电场强度E的大小和方向;(2)如果撤去磁场,只保留电场,电子将从D点图中未标出离开电场,求D点的坐标;(3)电子通过D点时的动能解析:解析:(1)电磁场同时存在
第三类问题:带电粒子在复合场中运动的第三类问题:带电粒子在复合场中运动的问题复合场中运动
例6如图所示,在y>0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;在y<0的空间中,存在匀强磁场,磁场方向垂直xy平面(纸面)向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子,经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0,方向沿x轴正方向;然后,经过x轴上x=2h处的Pr