电磁学中的碰撞模型及微观粒子间的碰撞模型.doc

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1、.....电磁学中的碰撞模型及微观粒子间的碰撞模型一、动量守恒与电场的综合问题【例1】(06)如图所示，在足够大的空间围，同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场，磁感应强度B=1.57T．小球1带正电，其电量与质量之比=4C/kg，所受重力与电场力的大小相等；小球2不带电，静止放置于固定的水平悬空支架上．小球1向右以=23.59m/s的水平速度与小球2正碰，碰后经过0.75s再次相碰．设碰撞前后两小球带电情况不发生改变，且始终保持在同一竖直平面．取，求：⑴电场强度E的大小是多少

2、？⑵两小球的质量之比是多少？EB21υ0【变式1】在绝缘水平面上放一质量m=2.0×10-3kg的带电滑块A，所带电荷量q=1.0×10-7C．在滑块A的左边l=0.3m处放置一个不带电的绝缘滑块B，质量M=4.0×10-3kg，B与一端连在竖直墙壁上的轻弹簧接触(不连接)且弹簧处于自然状态，弹簧原长s=0.05m．如图所示，在水平面上方空间加一水平向左的匀强电场，电场强度的大小为E=4.0×105N/C，滑块A由静止释放后向左滑动并与滑块B发生碰撞，设碰撞时间极短，碰撞后两滑块结合在一起共同运

3、动并一起压缩弹簧至最短处(弹性限度)，此时弹性势能=3.2×10-3J，两滑块始终没有分开，两滑块的体积大小不计，与水平面间的动摩擦因数均为μ=0.5，．求：⑴两滑块碰撞后刚结合在一起的共同速度；⑵两滑块被弹簧弹开后距竖直墙壁的最大距离．ESABl二、动量观点与电磁感应的综合问题【例2】两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平，两导轨间的距离为l，导轨上面横放着两根导体棒ab和cd构成矩形回路，如图所示．两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，磁感应强度为B，设两导体棒均为沿导轨无摩擦地滑行，开始

4、时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd的初速度，若两导体棒在运动中始终不接触，求：⑴在运动中产生的焦耳热最多是多少？⑵当ab棒的速度变为初速度的时，cd棒的加速度是多少？Bυ0lacdb【变式2】.资料........(06)如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直向上的匀强磁场中，有一上、下两层均与水平面平行的“U”型光滑金属导轨，在导轨面上各放一根完全相同的质量为m的匀质金属杆和，开始时两根金属杆位于同一竖起面且杆与轨道垂直．设两导轨面相距为H，导轨宽为L，导轨足够长且电阻不计，金属杆单位长度的

5、电阻为r．现有一质量为的不带电小球以水平向右的速度撞击杆的中点，撞击后小球反弹落到下层面上的C点．C点与杆初始位置相距为s．求：⑴回路感应电流的最大值；⑵整个运动过程中感应电流产生的热量；⑶当杆与杆的速度比为1∶3时，受到的安培力大小．Lhυ0CsBA1A2※提醒：本题以分析两杆的受力及运动为主要线索求解，关键注意：①明确“最终速度”的意义及条件；②分析电路中的电流，安培力和金属棒的运动之间相互影响、相互制约的关系；③金属棒所受安培力是系统的外力，但系统合外力为零，动量守恒；④运用能的转化和守恒

6、定律及焦耳定律分析求解．【例3】如图所示，两条光滑的绝缘导轨，导轨的水平部分与圆弧部分平滑连接，两导轨间距为L，导轨的水平部分有n段相同的匀强磁场区域(图中的虚线围)，磁场方向竖直向上，磁场的磁感应强度为B，磁场的宽度为s，相邻磁场区域的间距也为s(s>L)，磁场左、右两边界均与导轨垂直．现有一质量为m，电阻为r，边长为L的正方形金属框，由圆弧导轨上某高度处静止释放，金属框滑上水平导轨，在水平导轨上滑行一段时间进人磁场区域，最终线框恰好完全通过n段磁场区域．地球表面处的重力加速度为g，感应电流的

7、磁场可以忽略不计，求：⑴刚开始下滑时，金属框重心离水平导轨所在平面的高度；⑵整个过程中金属框产生的电热；⑶金属框完全进人第k(k

8、：本题中系统的动量不守恒，但两杆受到的安培力及其作用时间、杆的末速度均存在着定量关系，以此为线索，应用动量定理求解．三、微观粒子的相互作用问题动量守恒定律是自然界最普遍的规律，不仅适用于宏观物体，而且适用于微观物体．【例4】介子衰变的方程，其中介子和介子是带负的基元电荷，.资料........介子不带电．一个介子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径与之比为2∶1，如图所示，介子的轨迹未画出．由此可知的动量大小与的动量大小