人类最早发现磁现象是从磁铁开始的,后来才逐渐认识到磁与电的联系.磁铁有N极和S极,它们同极相斥异极相吸,这一点与正负电荷有很大的相似性.所以人们可以假定在一根磁铁的两极上有一种叫“磁荷”的东西,N极上的叫“正磁荷”,S极上的叫“负磁荷”,同号磁荷相斥,异号磁荷相吸,磁荷间的作用是通过磁场实现的.磁荷周围存在着磁场,磁场对场中的磁荷有力的作用.实验证明同一磁荷在磁场中不同的位置受到的磁场力是不同的,而磁场中同一位置对不同的磁荷作用力也不同,但作用力的大小(用F表示)与磁荷所带的磁荷量(用qm表示)成正比.为了描述磁场的性质,可根据磁场对磁荷有作用力这一特性定义一个物理量,我们称其为“磁场强度”(用H表示,注意:不是磁感应强度B).请你用比值定义法给磁场强度下一个定义,并写出定义公式 .
定义: .
磁感应强度.
【分析】比值定义法用两个物理量的比值定义一个新的物理量.根据磁场中同一位置对不同的磁荷作用力也不同,但作用力的大小与磁荷所带的磁荷量成正比,说明同一位置,磁场力与试探磁荷所带的磁荷量的比值保持不变,即可用此比值表示磁场强度H.
【解答】解:据题意,磁场中同一位置对不同的磁荷作用力也不同,但作用力的大小(用F表示)与磁荷所带的磁荷量(用qm表示)成正比,说明同一位置,磁场力与试探磁荷所带的磁荷量的比值保持不变,所以磁场强度的定义为:试探磁荷在磁场中某点受到的磁场力与试探磁荷所带的磁荷量的比值,叫做该点的磁场强度.磁场强度的方向与正磁荷的受力方向相同.
公式:H=.
故答案为:H=.;磁场强度的定义为:试探磁荷在磁场中某点受到的磁场力与试探磁荷所带的磁荷量的比值,叫做该点的磁场强度.磁场强度的方向与正磁荷的受力方向相同.
一物体以初速度v0=10m/s沿水平方向抛出,仅在重力的作用下经时间t速度方向与水平方向成45°角.求时间t(g=10m/s2)
平抛运动.
【分析】平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据初速度,通过速度的方向求出竖直分速度,从而求出运动的时间.
【解答】解:根据=tan45°以及vy=gt得
gt=v0 tan45°
解得t=
答:时间t为1s.
如图所示质量为M的长木板静止在光滑平面上,另一质量为m的木块以水平初速度v0从左端滑上长木板,经时间t从长木板的另一端滑下.若木块和长木板之间的动摩擦因数为μ,求木块滑下时长木板的速度.
动量定理.
【分析】对木板滑到的过程运用动量定理,求出木块滑下时长木板的速度.
【解答】解:依题意,根据动量定理得,
μmgt=Mv
解得v=.
答:木块滑下时长木板的速度.
如图所示,质量为m=2kg的物体在倾角为θ=30°的斜面上随着斜面一起沿着水平面以恒定水平加速度a=2m/s2加速运动,运动过程中物体和斜面始终保持相对静止,求物体受到的支持力和摩擦力.(g=10m/s2)
牛顿第二定律.
【分析】对物体受力分析,受重力、支持力和静摩擦力,根据牛顿第二定律列式求解;对于静摩擦力的方向,先假设其平行斜面向上,若计算结果为负,表示与假设的方向相反.
【解答】解:对物体受力分析,受重力、支持力和静摩擦力,如图所示:
将加速度也沿着平行斜面和垂直斜面方向正交分解,根据牛顿第二定律,有:
平行斜面方向:mgsinθ﹣f=macosθ
垂直斜面方向:N﹣mgcosθ=masinθ
联立解得:f=10﹣2≈6.54N
N=2+10≈19.32N
答:物体受到的支持力为19.32N,摩擦力为6.54N.
如图所示,空间存在着足够大的水平匀强磁场和竖直匀强电场(方向未画出),匀强磁场的磁感应强度是B,一个带正电的质点M,带电量是q,质量是m,恰好处于静止状态.另一相同质点N,以速度v0与质点M发生弹性正碰,碰撞过程中无电荷损失
求:(1)匀强电场的方向
(2)经多长时间两质点再次相碰
(3)以后两质点间的最大距离.
带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.
【分析】(1)正电的质点M能静止于电场中,受到的电场力与重力必然平衡,即可判断出电场的方向;
(2)两个质点发生弹性碰撞,遵守动量守恒和机械能守恒,根据两大守恒定律列式,求出碰后两个质点的速度.质点M获得速度后,由于电荷量不变,将做匀速圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力,求出轨迹半径,得到周期.即可两个质点再次相碰所经历的时间.
(3)两质点间的最大距离等于圆周运动的直径.
【解答】解:
(1)碰撞前,质点M静止于电场中,受到的电场力方向向上,则匀强电场方向向上.
(2)两个质点发生弹性碰撞,遵守动量守恒和机械能守恒,则有
mv0=mv1+mv2
mv02=mv12+mv22
两个质点的质量相等,速度交换:v1=0 v2=v0
则碰撞后,质点M做匀速圆周运动:由Bqv=m
得轨迹半径为 R=
周期为T==
所以经t=T=时间两质点再次相碰.
(3)以后两质点间的最大距离等于圆周运动的直径d=2R=.
答:
(1)匀强电场的方向向上;
(2)经时间两质点再次相碰.
(3)以后两质点间的最大距离是.
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