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題型一:帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)
例題:一個(gè)帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng),粒子的速度方向與電場線的夾角為θ,粒子的質(zhì)量為m,電量為q,重力不計(jì),求:
(1)粒子一定做什么運(yùn)動(dòng)?說明理由;
(2)粒子在電場中做什么運(yùn)動(dòng)時(shí),其動(dòng)能增量最大?并求出最大動(dòng)能增量的大小。
解題方法:
(1)粒子一定做曲線運(yùn)動(dòng),因?yàn)榱W釉诖怪庇陔妶鼍€方向的速度在增大,而沿電場線方向的速度也在增大。
(2)粒子在垂直于電場線方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),沿電場線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),動(dòng)能增量最大。此時(shí),根據(jù)動(dòng)能定理可得:ΔEk=Eqd,其中d為沿電場線方向的位移,由于粒子在垂直于電場線方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),所以位移為d=at2/2,其中a=Eq/m。所以最大動(dòng)能增量為ΔEk=Eqan2/2m。
題型二:帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)
例題:一個(gè)帶正電的粒子以一定的速度垂直射入勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,粒子的質(zhì)量和電量分別為m和q,不計(jì)重力,求:
(1)粒子的軌道半徑;
(2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大,求出粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間;
(3)若磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻減小,求出粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
解題方法:
(1)根據(jù)半徑公式R=mv/qB可求得粒子的軌道半徑。
(2)粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t=θ/2πm/qB,其中θ為粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)角度。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大時(shí),粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)速度不變,所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變。
(3)若磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻減小,則粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)速度將逐漸減小,所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間將逐漸增大。
題型三:電磁感應(yīng)綜合題
例題:一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電流的過程中,線圈平面與磁感線平行時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢最大;線圈平面與磁感線垂直時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢為零?,F(xiàn)將一矩形線圈從中折半,使四分之一部分線圈平面與磁感線平行時(shí),求此時(shí)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢的大小和方向。
解題方法:
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律可以求得此時(shí)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢的大小和方向與線圈平面與磁感線垂直時(shí)的情況相同。即感應(yīng)電動(dòng)勢最大。同時(shí)根據(jù)楞次定律可以判斷出感應(yīng)電流的方向。