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第3次到達x軸時,粒子運動的總路程為一個半圓周和六個位移的長度之和。
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在電場中粒子的磁場中每一次的位移是l。
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【常見錯解】
粒子射出后第三次到達x軸,如圖10-23所示
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【評析】
本題的特點是物理模型隱蔽。按照一部分同學(xué)的理解,這就是一道安培力的題目,以為伸手就可以判斷安培力的方向。仔細分析電荷在上、下兩個表面的聚集的原因,才發(fā)現(xiàn)是定向移動的電荷受到洛侖茲力的結(jié)果。因此,深入分析題目中所敘述的物理過程,挖出隱含條件,方能有正確的思路。
例13 如圖10-22所示。在x軸上有垂直于xy平面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B;在x軸下方有沿y鈾負方向的勻強電場,場強為E。一質(zhì)最為m,電荷量為q的粒子從坐標原點。沿著y軸正方向射出。射出之后,第3次到達X軸時,它與點O的距離為L,求此粒子射出時的速度v和運動的總路程s,(重力不計)。
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由電流的微觀表達式I=neSv=nedlv。
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隨著自由電子在上極板的聚集,在上、下極板之間形成一個“下正上負”的電場,這個電場對自由電子產(chǎn)生作用力,作用力方向與自由電子剛進入磁場時所受的洛侖茲力方向相反。當電場強度增加到使電場力與洛侖茲力平衡時,自由電子不再向上表面移動。在銅塊的上、下表面形成一個穩(wěn)定的電勢差U。研究電流中的某一個自由電子,其帶電量為e,根據(jù)牛頓第二定律有
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【錯解原因】
上述解法錯在對金屬導(dǎo)電的物理過程理解上。金屬導(dǎo)體中的載流子是自由電子。當電流形成時,導(dǎo)體內(nèi)的自由電子逆著電流的方向做定向移動。在磁場中受到洛侖茲力作用的是自由電子。
【分析解答】
銅塊的電流的方向向右,銅塊內(nèi)的自由電子的定向移動的方向向左。用左手定則判斷:四指指向電子運動的反方向,磁感線穿過手心,大拇指所指的方向為自由電子的受力方向。圖10-21為自由電子受力的示意圖。
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由電流的微觀表達式I=nqSv
由幾何關(guān)系可知 S=dl
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【錯解】
電流自左向右,用左手定則判斷磁感線穿過手心四指指向電流的方向,正電荷受力方向向上,所以正電荷聚集在上極板。
隨著正負電荷在上、下極板的聚集,在上、下極板之間形成一個電場,這個電場對正電荷產(chǎn)生作用力,作用力方向與正電荷剛進入磁場時所受的洛侖茲力方向相反。當電場強度增加到使電場力與洛侖茲力平衡時,正電荷不再向上表面移動。在銅塊的上、下表面形成一個穩(wěn)定的電勢差U。研究電流中的某一個正電荷,其帶電量為q,根據(jù)牛頓第二定律有
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