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文档简介

1、高二物理竞赛辅导六磁感强度、安培力及力矩计算【例1】两根无限长的平行直导线a、b相距40cm,通过电流的大小都是3.0A,方向相反。试求位于两根导线之间且在两导线所在平面内的、与a导线相距10cm的P点的磁感强度?【答案】大小为8.0×106T ,方向在图中垂直纸面向外。【思考】两根互相靠近且垂直的长直导线,分别通以图示方向的电流,且I1 = 1.0A ,I2 = 1.73A ,试确定合磁场为零的区域?答案:如右图,仅为一条和I2夹60°角的(和I1 、I2在一个平面内的)直线。【例题2】半径为R ,通有电流I的圆形线圈,放在磁感强度大小为B 、方向垂直线圈平面的匀强磁场中

2、,求由于安培力而引起的线圈内张力?【答案】BIR 。【思考】:如果圆环的电流是由于环上的带正电物质顺时针旋转而成(磁场仍然是进去的),且已知单位长度的电量为、环的角速度、环的总质量为M ,其它条件不变,再求环的内张力?答BR2 + 【例题3】、用长为L 、载流I的导线弯成线圈,并置入匀强磁场中(磁感强度为B)。求线圈所受安培力的最大磁力矩?答案:BIL2 / 4【思考】如图所示,半径为R的圆形线圈共N匝,处在方向竖直的、磁感强度为B的匀强磁场中,线圈可绕其水平直径(绝缘)轴OO转动。一个质量为m的重物挂在线圈下部,当线圈通以恒定电流I后,求其静止时线圈平面和磁场方向的夹角。【答案】arctg【

3、思考】重1N 、半径为5cm 、长8cm的均匀圆柱体上绕有50匝线圈,处于B = 1T的水平匀强磁场中,要它滚上高为2cm的台阶,在线圈中至少要通以方向若何、大小多大的电流?答案:I = 1.0AVAVA补充:1、实验:测电源电动势和内组的误差分析1mAG+500mA10VR1R3R2Ig=500uA Rg=6002、电表的改装求R1、R2、R3的值0.10.20.30.40.5I/A0100200U/V3、U-I图线如图为A灯 “220V 100W”、B灯“220V 60W”的U-I图线,(1)将两灯并联在110V的电源上各自实际消耗的功率为多少?(2)将两灯串联在220V的电源上各自实际消

4、耗的功率为多少?二、带电粒子在匀强磁场中的运动【例题4】电子质量为m 、电量为q ,以初速度v0垂直磁场进入磁感强度为B的匀强磁场中。某时刻,电子第一次通过图9-12所示的P点,为已知量,试求:(1)电子从O到P经历的时间;(2)OP过程洛仑兹力的冲量。【答案】(1) ;(2)2mv0sin 。【例题5】如图9-13所示,S是粒子源,只能在纸面上的360°范围内发射速率相同、质量为m 、电量为q的电子。MN是一块足够大的挡板,与S相距= L 。它们处在磁感强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,试求:(1)要电子能到达挡板,其发射速度至少应为多大?(2)若发射速率为,则电子击打在挡

5、板上的范围怎样?【答案】(1) ;(2)从图中O点上方距O点L处到O点下方距O点L处的范围内。4、(本题15分)如图所示,一带电量为q 、质量为m的负电粒子,经坐标为(a,b)的A点时速率为v 、方向沿+x方向,现要使粒子恰能过原点O ,讨论磁感强度的大小。三、带电粒子在电磁复合场中的运动5、如图所示,长为L的两平行金属板,充电后其间有匀强电场,带电粒子垂直场强方向从两板正中射入,其初动能为E0 ,射出时偏离原方向距离为d 。若板间再加上匀强磁场,方向与电场方向垂直,且带电粒子仍原样射入,则射出时会反方向偏离入射方向、距离也为d 。试求粒子从叠加场中射出的动能。【例题7】在三维直角坐标中,沿+z方向有磁感强度为B的匀强磁场,沿z方向有电场强度为E的匀强电场。在原点O有一质量为m 、电量为q的粒子(不计重力)以正x方向、大小为v的初速度发射。试求粒子再过z轴的坐标与时间。【答案】z = ,t = 。(其中k = 1,2,3,)【例题8】有质量为m 、电量为+q的粒子,从图示的叠加场(B、E已知)中的原点自由释放,不计重力,试证该粒子运动轨迹顶点的曲率半径是其y坐标的两倍。四、束缚问题【例题9】单摆的摆长为L ,摆球

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