- 高中物理正交磁场
高中物理正交磁场包括恒定磁场和变化磁场。其中,恒定磁场也称为稳恒磁场,是由电流或运动电荷产生的磁场,其磁力线是闭合曲线。而变化磁场又包括周期性变化磁场和非周期性变化磁场,其中周期性变化磁场又包括正弦和余弦周期性变化磁场。具体来说,高中物理中涉及的正交磁场主要是指垂直于磁场和回路所构成的平面的电流和运动电荷所产生的磁场。
相关例题:
题目:
一个质量为 m 的小球,以初速度 v0 沿着一束磁感应强度为 B 的水平磁场射入一垂直于磁场的固定挡板,小球与挡板碰撞后以相同的速率反弹。假设小球在磁场中运动时受到的洛伦兹力不会改变小球的质量,小球与挡板的碰撞为完全非弹性碰撞。试求小球在磁场中运动的轨道和碰撞后运动的总时间。
分析:
根据题意,小球在磁场中受到的洛伦兹力与速度方向垂直,因此小球做匀速圆周运动。由于小球与挡板的碰撞为完全非弹性碰撞,碰撞后的速度与碰撞前的速度相同,因此小球在碰撞后的运动可以视为两个匀速圆周运动的叠加。
设小球在磁场中运动的轨道半径为 R,根据洛伦兹力提供向心力可得:
Bvq = mR(ω1)²
其中,v 是小球的速率,q 是小球所带电荷量,B 是磁感应强度,R 是轨道半径。
由于小球在碰撞后的运动可以视为两个匀速圆周运动的叠加,因此碰撞后的总运动时间可以表示为:
t = t1 + t2
其中,t1 是第一个圆周运动的时间,t2 是第二个圆周运动的时间。
根据匀速圆周运动的周期公式可得:
t1 = 2πm/Bq
t2 = πm/v
因此,总时间 t = 2πm/Bq + πm/v
解得:总时间 t = (2πm/v + πBq) / Bq
答案:小球在磁场中运动的轨道为圆形轨道,碰撞后运动的总时间为 (2πm/v + πBq) / Bq。
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