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式得B0联立○○
mE2qd
11○
′(3)设粒子做圆周运动的半径为R2,由几何分析(粒子运动的轨迹如图所示,O2、O2是
粒子做圆周运动的圆心,Q、F、G、H是轨迹与两坐标轴的
′′′交点,连接O2、,由几何关系知,和O2QHO2O2O2FGO2
均为矩形,进而知FQ、GH均为直径,QFGH也是矩形,又FH⊥GQ,可知QFGH是正方形,△QOG为等腰直角三角形)可知,粒子在第一、第三象限的轨迹均为半圆,得
2R222d
12○
粒子在第二、第四象限的轨迹为长度相等的线段,得
FGHQ2R2
13○
设粒子相邻两次经过Q点所用的时间为t,则有
t
FGHQ2πR2v
14○
7○1213○14得联立○○
t2π
2mdqE
15○
222013北京高考.(16分)如图所示,两平行金属板间距为,电势差为,板间电场可视为匀强电场;金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。带电量为、质量为的粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响,求:匀强电场场强E的大小;粒子从电场射出时速度的大小;粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。
解析:匀强电场的电场强度的大小:
7
f(2)根据动能定理有:
,解得:
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动时,洛伦兹力提供向心力,有:
,将上述
代入解得:
242013北京高考(20分)对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行分析研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。一段横截面积为S、长为L的直导线,单位体积内有
个自由电子,电子电量为e。该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率均为V。求导线中的电流I将该导线放在匀强磁场中,电流方向垂直于磁感应强度B,导线所受安培力大小为F安,导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F,推导F安F。正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量
为恒量。为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为V,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变。利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力f与m、
和v的关系。(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)解析:设时间内通过导体横截面的电量为,由电流定义,有
每个自由电子所受的洛伦兹力
设导体中共有N个自由电子,则导体内自由电子所受洛伦兹力大小的总和
由安培力公式,有
,将中的电流r
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