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题目:关于乐山市高二物理的例题
题目:磁场对运动电荷的作用
【问题描述】
一个带电粒子在匀强磁场中运动,已知粒子重力不计,粒子在磁场中的运动轨迹如图所示,其中实线是粒子的运动轨迹,虚线是粒子可能经过的轨迹。
【问题解答】
1. 根据题目描述,我们需要找出粒子的运动轨迹,并判断粒子的运动方向和速度方向。
2. 根据洛伦兹力公式 F = qvB,我们可以求出粒子受到的洛伦兹力的大小和方向。
3. 根据牛顿第二定律,我们可以求出粒子在磁场中的加速度大小和方向。
4. 根据粒子的运动轨迹和受力情况,我们可以判断粒子的运动状态和速度变化情况。
【解答过程】
1. 已知粒子的运动轨迹为实线,根据实线的形状可以判断粒子的运动方向是从左到右,速度方向是从上到下。
2. 根据洛伦兹力公式 F = qvB,其中 q 为粒子带电量,v 为粒子速度大小,B 为磁场磁感应强度,可以求出粒子受到的洛伦兹力的大小为 F = qvB。由于粒子从左到右运动,所以粒子受到的洛伦兹力方向向下。
3. 根据牛顿第二定律 a = F/m,其中 m 为粒子质量,可以求出粒子在磁场中的加速度大小为 a = qvB/m。由于粒子的运动轨迹为圆弧形,所以粒子受到的合力不为零,加速度不为零。
4. 根据粒子的运动轨迹和受力情况,可以判断粒子的运动状态为先加速后减速,速度变化情况为先增大后减小。由于粒子从左到右运动,所以粒子先加速进入磁场,受到的洛伦兹力增大,速度增大;当粒子进入磁场后做圆周运动时,受到的洛伦兹力方向向下且大小不变,所以粒子速度减小;当粒子从右到左离开磁场时,受到的洛伦兹力方向向上且大小不变,所以粒子速度增大。
【答案】
根据上述解答过程可知,粒子可能经过的轨迹为虚线所示。因为粒子先加速进入磁场,速度增大;当粒子进入磁场后做圆周运动时,速度减小;当粒子从右到左离开磁场时,速度增大。因此,粒子可能经过虚线所示的轨迹。