热点六电场、磁场的性质及对带电粒子的作用
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物理学中的磁场与电场作用解析及应用方法磁场和电场是物理学中两个重要的概念,它们在自然界和人类社会中都有广泛的应用。
本文将从理论解析和实际应用两个方面,探讨磁场和电场作用的原理和方法。
首先,我们来看磁场的作用。
磁场是由电流产生的,它对带电粒子有力的作用。
根据右手定则,当电流通过导线时,磁场的方向是垂直于电流方向的,这种作用被称为洛伦兹力。
洛伦兹力的大小与电流的大小和带电粒子的速度有关。
这一原理被广泛应用于电动机、发电机和电磁铁等设备中。
例如,电动机的工作原理就是利用洛伦兹力使电流在磁场中产生转动力矩,从而驱动机械运动。
而电场的作用则与电荷有关。
电场是由电荷产生的,它对带电粒子也有力的作用。
根据库仑定律,电场的力与电荷之间的距离成反比,与电荷的大小成正比。
这种作用使得带电粒子在电场中受到力的作用,从而产生加速度。
电场的作用范围是无限的,因此它的应用也非常广泛。
例如,在粒子加速器中,利用电场对带电粒子进行加速,并通过改变电场的大小和方向来控制粒子的运动轨迹。
除了这些基本的原理之外,磁场和电场还有许多其他的应用方法。
例如,磁场和电场可以用于物质的分离和提纯。
在磁性分离中,利用磁场的作用将具有磁性的物质从混合物中分离出来。
而在电场分离中,利用电场的作用将具有不同电荷的物质分离开来。
这些方法在生物医学和环境保护等领域有着重要的应用价值。
此外,磁场和电场还可以用于传感器和探测器的制作。
例如,磁场传感器可以测量磁场的强度和方向,从而用于地磁测量和导航系统。
而电场传感器可以测量电场的强度和方向,从而用于电场测量和电磁波探测。
这些传感器和探测器在科学研究和工程应用中起着重要的作用。
总之,磁场和电场作用是物理学中重要的研究内容,也是许多实际应用的基础。
通过对磁场和电场作用原理的解析和应用方法的探讨,我们可以更好地理解和利用它们。
希望本文对读者有所启发,促进对物理学的学习和应用。
电场与磁场相互作用下粒子的运动规律分析引言:电场与磁场是物理学研究中的重要概念,它们的相互作用对于物质微观粒子的运动具有重要影响。
本文将通过对电场和磁场的基本原理以及它们对粒子运动的影响进行分析,探讨粒子在电场和磁场下的运动规律。
一、电场的基本原理电场是由电荷引起的一种物理现象,它可以通过电场力对电荷施加作用。
根据库伦定律,两个电荷之间的作用力正比于它们的电荷大小,反比于它们之间的距离的平方。
电场的强弱可以通过电场强度来描述,它表示单位正电荷所受到的电场力。
在电场中,正电荷沿着电场力方向移动,负电荷则相反。
二、磁场的基本原理磁场是由磁荷引起的物理现象,在磁场中,电荷会受到磁场力的作用。
根据洛伦兹力的定义,电荷受到的磁场力与电荷的速度和磁场强度有关。
磁场的强弱可以通过磁场强度来描述,它表示单位正电荷在磁场中所受到的磁场力。
在磁场中,正电荷的运动轨迹会因为磁场力的作用而发生曲线偏移,而负电荷则相反。
三、电场与磁场相互作用下粒子的运动规律当电场与磁场同时存在并作用于粒子时,它们会相互影响并导致粒子的运动规律发生变化。
在电场中,粒子会受到电场力的作用,而在磁场中,粒子会受到磁场力的作用。
这两种力的方向与速度、电荷和磁场的关系有关。
如果粒子的速度方向与电场力和磁场力的作用方向相同或相反,那么它们的合力将会增大或减小,从而影响粒子的加速度和速度变化。
这种情况下,粒子会沿着一条直线运动,加速度的大小取决于两个力的大小和粒子的质量。
然而,如果粒子的速度方向与电场力和磁场力的作用方向垂直,那么它们的合力将会为零,导致粒子运动轨迹成为一条圆形或螺线形。
这是因为电场力使粒子偏离直线,而磁场力使粒子绕磁力线进行圆周运动。
在某些情况下,电场和磁场的相互作用还会导致粒子的稳定轨道,即粒子在电场和磁场作用下保持一定的运动规律而不偏离。
这种情况下,电场力和磁场力的方向和大小恰好平衡,从而使得粒子能够保持在一个稳定的轨道上运动。
高三物理磁场电场知识点磁场和电场是物理学中两个重要的概念,它们在我们日常生活中起着重要的作用。
下面我们将从磁场和电场的概念、性质以及应用方面进行介绍。
一、磁场的概念与性质磁场是指具有磁性物质周围的一种特殊空间状态。
磁场具有以下性质:1. 磁场产生:磁场是由带电粒子的运动而产生的。
当电荷在运动时,会形成一个环绕其周围的磁场。
2. 磁场的方向:磁场可以通过磁力线进行表示,磁力线的方向指向磁力的作用方向。
在磁场中,磁力线总是自北极指向南极。
3. 磁场的强度:磁场的强度与磁力的大小有关,通常用磁感应强度B来表示,单位是特斯拉(T)。
洛伦兹力。
洛伦兹力的方向垂直于磁场和带电粒子的运动方向。
二、电场的概念与性质电场是指由带电粒子周围所形成的一种空间状态。
电场具有以下性质:1. 电场的产生:电场是由静电荷或者运动的电荷引起的。
静电荷产生的电场称为静电场,运动电荷产生的电场称为动电场。
2. 电场的方向:电场可以通过电力线进行表示,电力线的方向指示电力的作用方向。
在正电荷附近,电力线指向正电荷;在负电荷附近,电力线离开负电荷。
3. 电场的强度:电场的强度与电力的大小有关,通常用电场强度E来表示,单位是牛顿/库仑(N/C)。
库仑力。
库仑力的方向与电场强度的方向相同,垂直于电场和带电粒子的运动方向。
三、磁场与电场的关系磁场和电场之间存在着密切的联系,它们之间的关系可以通过安培定律和右手定则进行描述。
1. 安培定律:安培定律是描述磁场和电流之间关系的定律。
安培定律的数学表达式为B = μ0·I/(2πr),其中B表示磁感应强度,μ0表示真空中的磁导率,I表示电流强度,r表示离电流的距离。
2. 右手定则:右手定则是用来确定磁场和电流之间关系的方法。
右手握住导线,大拇指的指向表示电流的流动方向,其他四个手指的弯曲方向表示磁场的方向。
四、磁场和电场的应用磁场和电场在我们的日常生活中有着广泛的应用。
以下是几个例子:1. 电流测量:通过测量电流所产生的磁场强度,我们可以确定电流的大小。
物理中的电场与磁场电场与磁场是物理学中重要的概念,它们在我们日常生活和科学研究中都扮演着重要的角色。
本文将深入探讨电场和磁场的定义、性质以及它们在物理学中的应用。
一、电场的定义与性质电场是指电荷周围的一个力场,其作用是使得带电粒子受到电力的影响。
电场是由电荷产生的,并且可以通过电场线来表示。
电场强度表示单位正电荷在电场中所受到的力的大小。
根据库伦定律,我们知道电场强度与电荷的大小和距离的平方成反比。
换句话说,电场强度与电荷距离的平方成正比。
电场强度的单位是 N/C(牛/库仑)。
电场有向量和标量两种表示方式。
当考虑电场的方向时,我们使用电场向量,其箭头的方向指示了正电荷受到的力的方向。
当只考虑电场的大小时,我们使用电场标量。
电场具有叠加性,即多个电荷的电场可以相互叠加。
根据叠加原理,我们可以计算出在给定点的总电场强度。
二、磁场的定义与性质磁场是指由磁体产生的力场。
它对带电粒子和磁性物体都有影响。
磁场由磁场线来表示,磁场线的方向从南极到北极。
与电场类似,磁场也有磁场强度来表示力的大小。
磁场强度与磁体的性质和距离的平方成反比,类似于电场强度。
它的单位是 T(特斯拉)。
在磁场中,我们还要考虑磁势,它是标量,表示在某一点磁场的大小。
磁场具有指示性,即磁力线指示了在给定点带电粒子受到的力的方向。
由于磁力线永远不会穿过磁体,我们可以看到磁体的磁力线形成了一个循环。
三、电场与磁场的相互作用电场和磁场之间存在着一种相互作用现象,即洛伦兹力。
当一个带电粒子同时存在于电场和磁场中时,它将同时受到两个力的作用。
在电场中,带电粒子会受到电力的作用;在磁场中,带电粒子会受到洛伦兹力的作用。
洛伦兹力与带电粒子运动的速度和磁场强度有关。
当速度和磁场垂直时,洛伦兹力最大;当速度和磁场平行时,洛伦兹力为零。
这种相互作用对于许多技术应用都具有重要意义。
例如,磁共振成像(MRI)利用了电场和磁场的相互作用原理,能够生成人体内部的三维图像。
磁场对带电粒子的影响磁场是一种物质周围的力场,由于电流的流动或者电荷的运动而产生。
它是物理学中一个极为重要的概念,对带电粒子的运动和行为有着深远的影响。
本文将就磁场对带电粒子的影响展开讨论。
1. 磁场的基本概念和特性磁场是一种力场,它由电流产生。
电流是一种带电粒子的流动,而带电粒子包括正电荷和负电荷。
电流的方向由正电荷流动的方向决定。
我们可以通过指数图、磁针仪等仪器观察磁场的分布,并通过磁感应强度B来描述其大小和方向。
2. 带电粒子在磁场中的运动当带电粒子在磁场中运动时,它会受到一个垂直于运动方向的力,即洛伦兹力。
洛伦兹力的大小与带电粒子的电荷量、速度以及磁感应强度B有关。
洛伦兹力的方向垂直于运动方向和磁感应强度的平面,由左手定则给出。
3. 磁场对带电粒子运动的影响磁场对带电粒子的运动有三个主要影响:弯曲轨道、改变运动速度和产生磁偏转。
首先,磁场会使带电粒子的运动轨道弯曲。
由于受到洛伦兹力的作用,带电粒子会沿着螺旋线轨迹运动。
其次,磁场会改变带电粒子的运动速度,使其改变动能和动量。
最后,磁场会产生磁偏转效应,即磁场会使带电粒子偏离原来的运动方向。
这种影响在粒子物理实验中被广泛应用,用来探测带电粒子的质量、电荷等性质。
4. 磁场的应用磁场的影响不仅在理论物理中具有重要意义,也在实际应用中得到广泛应用。
磁场可以用于医学成像,如核磁共振成像(MRI)技术,通过对带电粒子的磁共振信号进行分析,可以获取人体内部的结构信息。
磁场还广泛应用于电动机、电磁铁等设备中,用来实现能量转换和运动控制。
最后,还有一点需要注意,磁场只对带电粒子产生作用,对于不带电的粒子没有影响。
这就是为什么磁场只对电流和带电粒子产生影响的原因。
总结起来,磁场对带电粒子的影响是不可忽视的。
它可以改变带电粒子的运动轨迹、运动速度和运动方向,具有重要的理论意义和实际应用价值。
我们应该深入研究磁场对带电粒子的影响,进一步深化对物质世界的认知。
电磁学中的电场与磁场的特性电磁学是研究电场和磁场的物理学科。
在电磁学中,电场和磁场是两个基本的概念,它们具有一些独特的特性。
本文将探讨电场和磁场的性质以及它们之间的相互作用。
1. 电场的特性电场是由电荷产生的,它是围绕带电粒子周围的一种物理现象。
电场具有以下几个重要的特性:首先,电场具有方向性。
在电场中,正电荷和负电荷之间存在着力的相互作用。
正电荷会沿着电场线的方向受到推力,而负电荷则会沿相反的方向受到拉力。
其次,电场的强度与电荷量成正比。
根据库仑定律,电场的强度与电荷量之间存在着线性关系。
即电场强度等于电荷量与距离平方的比值。
此外,电场是无形的,但可以通过电场线来描述和表示。
电场线是表示电场分布的曲线,它可以帮助我们理解电场的形状和强度分布。
2. 磁场的特性磁场是由电流或磁荷产生的,它是围绕电流或磁荷的空间中产生磁力的一种物理现象。
磁场具有以下几个主要特性:首先,磁场具有方向性。
根据安培定律,电流在磁场中会受到力的作用。
磁场通过磁力线来表示,磁力线的方向表示了磁场的方向。
其次,磁场具有极性。
磁场由南极和北极构成,并且磁力线总是从南极指向北极。
磁场的极性决定了磁场的方向和强度。
此外,磁场还具有磁感应强度的概念。
磁感应强度是衡量磁场强度的物理量,它与电流的大小和距离的平方成反比。
3. 电场与磁场的相互作用电场和磁场之间存在着紧密的相互作用。
根据法拉第电磁感应定律,磁场的变化会产生感应电场。
同样地,根据安培环路定律,感应电场的变化也会产生感应磁场。
这种相互作用是电磁波传播的基础。
另外,当电流通过导线时,周围会产生一个磁场。
这个磁场又会影响周围的电荷,从而产生电场。
这种电场和磁场的相互作用被称为电磁感应。
总结起来,电场和磁场是电磁学中的两个重要概念,它们具有一些独特的特性。
电场是由电荷产生的,具有方向性和强度与电荷量成正比的特点;磁场是由电流或磁荷产生的,具有方向性和极性的特点,并且可以通过磁力线来描述。
高考物理电场磁场知识点总结归纳电场和磁场是物理中非常重要的概念和研究方向,它们在我们日常生活中有着广泛的应用。
在高考物理中,电场和磁场的知识点也占据了重要的篇幅。
本文将对高考物理电场和磁场的知识点进行总结和归纳,帮助大家更好地复习和理解这些知识。
一、电场知识点总结1. 电场的概念:电场是指带电粒子或带电体所围成的区域内,存在电荷间的相互作用力的一种物理场。
通常用电场强度来描述电场。
2. 电场的性质:2.1 电场是矢量场,具有方向和大小。
2.2 电场是超距作用力,它是通过空气、真空等介质传递的。
2.3 电场是相对的,电场的强度与电荷之间的相对位置有关。
2.4 电场具有叠加原理,多个电荷的电场可以叠加。
3. 电场的表示方法:3.1 电场线:用于表示电场的强度和方向,电场线的密度越大,表示电场的强度越大。
3.2 电场力线:用于表示带电粒子在电场中所受到的力的方向。
4. 库仑定律:描述两个点电荷之间的相互作用力,具体公式为F=K(q1*q2/r^2),其中F为两个点电荷之间的作用力,q1和q2分别为两个电荷的电量,r为两个电荷之间的距离,K为电磁力常数。
5. 电场强度:电场强度E= F/q,其中F为电荷所受的力,q为电荷的大小。
电场强度是标量,用于描述电场的强弱和方向。
6. 电势能和电势差:6.1 电势能:表示带电粒子在电场中由于自身位置而具有的能量。
电势能U与电荷q的关系为U=qV,其中V为电势。
6.2 电势差:指单位正电荷由A点移动到B点所做的功与电荷q之比。
电势差ΔV= W/q,其中W为单位正电荷由A点移动至B点的功。
7. 电容器:电容器是一种能够存储电荷和电能的装置。
常见的电容器有平行板电容器和球形电容器等。
二、磁场知识点总结1. 磁场的概念:磁场是指磁体或电流所产生的磁力所围成的区域,是一种物理场。
通常用磁感应强度来描述磁场。
2. 磁场的性质:2.1 磁场是矢量场,具有方向和大小。
2.2 磁场是超距作用力,它是通过空气、真空等介质传递的。
物理高考电场磁场知识点高考中的物理考试一直是考生们较为头疼的一科,也是众多学生决战的重要一环。
其中,电场和磁场作为物理学中的基础知识,经常成为高考试题的重点。
今天,我们来深入探讨一下物理高考中关于电场和磁场的知识点,希望对考生们有所帮助。
一、电场的基本概念电场是物理学中经常出现的一个重要概念,它是指由电荷产生的力的作用区域。
电荷分为正电荷和负电荷,它们之间会相互作用。
处于电场中的带电粒子会受到电场力的作用。
电场力的大小与电荷的大小成正比,与距离的平方成反比。
同时,电场力的方向与电荷的性质有关。
二、电势能和电势差电场中的电荷具有一定的电势能,当有带电物体从一个位置移动到另一个位置时,它们之间的电势差会发生变化。
电势能和电势差是在高考中经常出现的考点。
电势能的大小和电荷的大小、电场强度以及位置有关,而电势差则是两个位置上电势能差的大小。
三、磁场的基本概念磁场是由带电粒子运动和时间变化的电场所引起的现象。
在物理学中,磁场与电场一样重要,也是高考中出现频率较高的一类考点。
磁场可以通过磁感线来表示,它是一个连续的闭合曲线,磁感线的方向表示了磁场的方向。
四、洛伦兹力和运动带电粒子的轨迹洛伦兹力是指电荷在电磁场中受到的力的作用。
它与电荷的速度和磁场的强度有关,力的方向垂直于速度和磁场的方向。
运动带电粒子在电磁场中受到洛伦兹力的作用,其运动轨迹可能是直线或曲线,具体取决于初始速度和磁场的方向。
五、电磁感应和法拉第电磁感应定律电磁感应是指导体内电流的产生和导体内的磁感线发生变化的现象。
法拉第电磁感应定律是物理高考中的经典考点之一,它表明当导体中的磁通量发生变化时,感应电动势会产生。
六、安培环路定理安培环路定理是物理学中重要的定理之一,它规定了通过一个闭合回路的电流的总和与回路内的磁感线的总和之间的关系。
这个定理在电磁感应和解决电磁场问题中十分有用,考生要熟练运用在高考中取得好成绩。
总结起来,电场和磁场是物理高考中经常出现的考点,要想在考试中取得好成绩,考生需要充分理解电场和磁场的基本概念,熟练掌握电势能、电势差、磁感线等重要概念,同时要掌握洛伦兹力、电磁感应、安培环路定理等重要定理。
热点六 电场、磁场的性质及对带电粒子的作用近几年高考对电场的性质,磁场对电荷的作用,带电粒子在电磁场中的运动一直是考查热点,既可单独考查带电粒子在电场中的偏转或在磁场中的偏转,也可以带电粒子在组合场或叠加场中的运动分析为考查内容,有时也以带电体的形式进行考查,近几年高考试卷中选择题出现的很多,在复习时应引起足够的重视。
考向一 电场力的性质在光滑绝缘的水平面的A 、B 、C 三点上固定有a 、b 、c 三个带电小球,彼此相距为L ,质量分别为m 、m 、2m ,带电荷量分别为+q 、+q 、-2q ,则下列说法正确的是图1A .a 球受到的合力沿∠CAB 的角平分线方向B .b 球受到的合力与AB 垂直水平向右C .若只释放c 球,则c 球释放瞬间的加速度大小为3kq 22mL 2D .若同时释放a 、b 球,则此后的运动中a 、b 、c 三球距离始终相等[解析] 本题考查力的合成与库仑定律,意在考查考生的分析综合能力。
对a 受力分析,如图甲所示,受到b 对a 的库仑力F BA 与c 对a 的库仑力F CA ,F BA =kq 2L 2,F CA =2kq 2L2,根据力的合成可知,F BA 与F CA 的合力F A 方向水平向右,且F A =3kq 2L2,故选项A 错误;同理,对b 受力分析,如图乙所示,可知选项B 正确;对c 受力分析,如图丙所示,受到F BC 、F AC 两个力作用,F AC =F BC =2kq 2L2,夹角为60°,故合力F C =23kq 2L 2,c 球释放瞬间的加速度a c =3kq 2mL 2,选项C 错误;释放a 、b 球后,两球将向右运动,三球距离不可能始终相等,选项D 错误。
[答案] B考向二电场能的性质(多选)如图2所示,图中两组曲线中实线代表电场线(方向未画出)、虚线a、b、c代表等势线,已知a与b、b与c之间的电势差相等,b等势线的电势为零,虚线AB是一个带电荷量为q=+4.8×10-10C的粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,若带电粒子过a、c等势线时的动能分别为4.8×10-9eV和9.6×10-9 eV,则下列说法正确的是图2A.相邻等势线间的电势差为10 VB.a等势线的电势为5 V,c等势线的电势为-5 VC.带电粒子一定是从A点运动到B点D.带电粒子运动到b等势线时电场力的方向一定是沿电场线的切线方向斜向下[解析]若带电粒子从A到B,则动能增加,由功能关系可知电势能减小,则电场力做正功,根据U=Wq=9.6×10-9-4.8×10-94.8×10-10V=10 V,故相邻等势线间的电势差为5 V,因为b等势线的电势为零,故a等势线的电势为5 V,c等势线的电势为-5 V,故A错,B对;带电粒子可以是从A点运动到B点,也可以是从B点运动到A点,但过等势线b时所受电场力的方向可以由做曲线运动的条件判断一定是沿电场线的切线方向斜向下,故C错,D对。
[答案]BD考向三带电粒子在磁场中的运动如图3是比荷相同的a、b两粒子从O点垂直匀强磁场进入正方形区域的运动轨迹,则图3A .a 的质量比b 的质量大B .a 带正电荷、b 带负电荷C .a 在磁场中的运动速率比b 的大D .a 在磁场中的运动时间比b 的长[解析] 比荷相同,但不知电荷量,故不能比较a 、b 的质量,A 错误;由左手定则可知,a 、b 都带负电荷,B 错误;带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力,有q v B =m v 2R ,得v =qBR m ,比荷相同,a 的半径比b 的大,所以a 在磁场中的运动速率比b 的大,C 正确;由T =2πR v =2πm qB 可知两粒子在磁场中运动的周期相等,由运动时间t =θ2πT 可知,b 在磁场中运动的时间比a 的长,D 错误。
[答案] C考向四 带电粒子在电场中的运动如图4所示,在xOy 平面内OA 和OB 是第一、二象限的角平分线,在AOy 区域内存在沿x 轴负方向的匀强电场,在BOy 区域内存在沿y 轴负方向的匀强电场,在第二象限其他区域内存在垂直xOy 平面的匀强磁场。
从OA 上坐标为(x 0,y 0)的点由静止释放一个质量为m 、电荷量为+q 的粒子(重力不计),粒子恰好垂直穿过OB 。
图4(1)求第一、二象限内匀强电场的电场强度之比。
(2)若第一象限内电场强度大小为E 0,要使粒子第一次射入磁场时,在第二象限内不进入x 轴下方,则第二象限内所加匀强磁场的磁感应强度B 0应满足什么条件?[解析] 本题考查带电粒子在电场和磁场中的运动,意在考查考生的分析综合能力。
(1)设第一、二象限内匀强电场的电场强度分别为E 1和E 2,粒子经过y 轴时的速度大小为v 0粒子在第一象限内有qE 1=ma 1,v 20=2a 1x 0如图1所示,粒子在第二象限垂直穿过OB 时有v x =v 0,v y =a 2t ,v x =v y ,qE 2=ma 2图1x 1=v 0t ,y 1=a 2t 22由几何关系得y 0=x 0,x 1+y 1=y 0解得a 2=3a 1 得E 1∶E 2=1∶3(2)粒子垂直穿过OB 时的速度v =2v 0=2qE 0x 0m由(1)知a 2=3a 1 解得x 1=2x 03图2若磁场垂直于xOy 平面向里,则粒子运动轨迹与x 轴相切时轨迹半径r 1最大,如图2所示。
由几何关系有x 1=r 1+r 1cos 45°,粒子在磁场中运动有q v B 0=m v 2r 1解得B 0=3(2+2)2 mE 0qx 0图3若磁场垂直xOy 平面向外,粒子运动轨迹与x 轴相切时轨迹半径r 2最大,如图3所示由几何关系可得r 2cos 45°+x 1=r 2粒子在磁场中运动有q v B 0=m v 2r 2解得B 0=3(2-2)2 E 0m qx 0因此当磁场垂直xOy 平面向里时B 0≥3(2+2)2 E 0m qx 0当磁场垂直xOy 平面向外时,B 0≥3(2-2)2 E 0m qx 0。
[答案] (1)1∶3 (2)当磁场垂直xOy 平面向里时B 0≥3(2+2)2 E 0m qx 0;当磁场垂直xOy 平面向外时,B 0≥3(2-2)2 E 0m qx 01.真空中,两个相距L 的固定点电荷P 、Q 所带的电荷量的绝对值分别为Q P 和Q Q ,在它们共同形成的电场中,有一条电场线如图5中实线所示,实线上的箭头表示电场线的方向,电场线上标出了M 、N 两点,其中过N 点的切线与P 、Q 连线平行,且∠NPQ >∠NQP ,则图5A.P带负电,Q带正电,且Q P<Q QB.P、Q连线的中垂面不是等势面C.在M点静止释放一带正电的检验电荷,该电荷有可能沿电场线运动到N 点D.带负电的检验电荷在M点的电势能大于在N点的电势能解析由电场线方向可知,P带正电,Q带负电,如图所示,两点电荷在N 点合场强方向与P、Q连线平行,由平行四边形定则和点电荷场强公式可知,Q P<Q Q,选项A错误;在P、Q连线的中垂面上(除连线中点),放置一带正电的检验电荷,其受力方向不与该中垂面垂直,故中垂面不是等势面,选项B正确;因题图中所画的电场线是曲线,从M点释放的带正电的检验电荷的运动轨迹不会跟这条电场线重合,选项C错误;带负电的检验电荷在电势高的地方电势能反而小,故选项D错误。
答案 B2.(2018·辽师大附中模拟)如图6所示,一重力不计的带电粒子以某一速度进入负点电荷形成的电场中,且只在电场力作用下依次通过M、N、P三点,其中N点是轨迹上距离负点电荷最近的点,若粒子在M点和P点的速率相等,则图6A.粒子在N点时的速率最大B.U MN=U NPC.粒子在N点时的加速度最大D.粒子在M点时的电势能大于其在N点时的电势能解析根据带电粒子所受电场力指向运动轨迹的凹侧,再根据题图可知该粒子从M点到N点电场力做负功,从N点到P点电场力做正功,所以带电粒子的动能先减少后增加,则在N点的动能最小,速率也最小,A错误;电势能先增加后减少,D错误;依题意知,粒子在M点和P点速率相等,据动能定理有qU MN=m v2N2-m v2M2和qU NP=M v2p2-m v2N2,所以U MN=-U NP,B错误;在N点的电场线密集,即粒子在N点所受的电场力较大,加速度也较大,C正确。
答案 C3.回旋加速器的核心部分是真空室中的两个相距很近的D形金属盒,把它们放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒面向下。
连接好高频交流电源后,两盒间的窄缝中能形成匀强电场,带电粒子在磁场中做圆周运动,每次通过两盒间的窄缝时都能被加速,直到达到最大圆周半径R时通过特殊装置引出。
如果用同一回旋加速器分别加速氚核(31H)和α粒子(42He),比较它们所需的高频交流电源的周期和引出时的最大动能,下列说法正确的是图7A.加速氚核的交流电源的周期较大;氚核获得的最大动能较大B.加速氚核的交流电源的周期较小;氚核获得的最大动能较大C.加速氚核的交流电源的周期较大;氚核获得的最大动能较小D.加速氚核的交流电源的周期较小;氚核获得的最大动能较小解析由于氚核的比荷qm小于α粒子的比荷,由带电粒子在匀强磁场中运动的周期公式T=2πmqB,可知加速氚核的交流电源的周期较大。
粒子通过回旋加速器获得的最大速度v =qBR m ,动能E k =12m v 2=q 2B 2R 22m,将氚核和α粒子的带电荷量q 和质量m 代入,比较可知α粒子获得的动能较大,选项C 正确。
答案 C4.(2018·云南一模)如图8所示,直线MN 上方有垂直纸面向里的匀强磁场,电子1从磁场边界上的a 点垂直MN 和磁场方向射入磁场,经t 1时间从b 点离开磁场。
之后电子2也由a 点沿图示方向以相同速率垂直磁场方向射入磁场,经t 2时间从a 、b 连线的中点c 离开磁场,则t 1t 2为图8A.23 B .2 C.32D .3 解析 电子在磁场中都做匀速圆周运动,根据题意画出电子的运动轨迹,如图所示:电子1垂直射进磁场,从b 点离开,则运动了半个圆周,ab 即为直径,c 点为圆心,电子2以相同速率垂直磁场方向射入磁场,经t 2时间从a 、b连线的中点c 离开磁场,根据半径r =m v Bq 可知,电子1和2的半径相等,根据几何关系可知,△aOc 为等边三角形,则电子2转过的圆心角为60°,所以电子1运动的时间t 1=T 2=πm Bq ,电子2运动的时间t 2=T 6=πm 3Bq ,所以t 1t 2=3,故选D 。
答案 D5.(2018·江西联考)如图9所示,坐标平面第一象限内存在大小为E =3×105 N/C 、方向水平向左的匀强电场,在第二象限内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。