【知识点详解】
1. 物理学家的贡献:在题目中提到了法拉第、奥斯特和库仑等物理学家的贡献。法拉第通过实验发现了电磁感应现象,但油滴实验是由密立根进行的,他精确测量了电子的电荷量。奥斯特发现了电流的磁效应,提出了分子电流假说,解释了磁现象的电本质。库仑利用扭秤实验研究了电荷间的相互作用力,得出了库仑定律。
2. 正离子的分类:题目的情境描述了一个离子束经过不同磁场后分成几束的现象。这涉及了粒子在磁场中的运动规律。根据洛伦兹力公式,带电粒子在磁场中做圆周运动,运动半径与粒子的荷质比(q/m)成正比。因此,如果粒子的速度、电荷量或质量不同,它们在磁场中的轨迹将会不同。所以,根据题目中离子分成几束的情况,可以推断出它们的荷质比、动能、电量或质量可能不同。
3. 带电粒子在电场和磁场中的运动:题目中提到一个带正电粒子从M点以一定的初速度水平射出,若粒子能在电场或磁场中击中Q点,这意味着粒子的运动路径在垂直于MN方向上没有改变。对于电场,粒子受到与电场方向相反的力;对于磁场,粒子受力垂直于速度和磁场方向。根据题目中的条件,可以计算出电场强度E与磁感应强度B的比值,这涉及到洛伦兹力与电场力的关系。
4. 通电直导线的磁场:奥斯特的实验揭示了电流会产生磁场。题目中描述了三根通电直导线形成的磁场强度。根据毕奥-萨伐尔定律,可以计算出单根导线在某点产生的磁场,然后通过比较不同电流和距离的影响,来确定O点的总磁场强度。
5. 带电粒子在磁场中的运动:题目给出甲、乙两粒子以不同角度和速度进入磁场,最后同时到达P点。这涉及到带电粒子在磁场中的圆周运动以及运动时间的计算。通过分析粒子在磁场中的轨迹和时间,可以求解出两粒子的比荷之比和速度之比。
6. 电磁轨道炮的工作原理:电磁轨道炮利用电流产生的磁场对导电弹体施加安培力,使其加速。题目中讨论了如何提高弹体的出射速度。根据法拉第电磁感应定律和安培力公式,可以通过增大电流、减小弹体质量或增加轨道长度来增加出射速度,但具体方案需要满足一定的比例关系。
7. 带电粒子在磁场中的圆周运动:题目描述了一带负电粒子在圆形磁场中运动,最终从磁场飞出并经过正方形的d点。粒子在磁场中的运动周期与磁感应强度、粒子的荷质比以及圆周运动半径有关。根据这些关系,可以建立粒子的初速度、磁场强度和运动时间之间的联系。
8. 回旋加速器的工作原理:回旋加速器利用交变电场加速带电粒子,同时在磁场中让粒子做圆周运动。题目中提到的质子在加速器中的行为与电压、周期以及质子的最大动能有关。增大电压可以增加每次加速的能量,但不会改变质子的最大动能,因为最大动能与质子的质量和加速电压的峰值有关。改变电压周期会影响质子在加速器中的运行时间,而质子在加速器中的轨道半径与其动能成正比。
9. 质谱仪的工作原理:质谱仪利用电场和磁场来分析粒子的质量。粒子在静电分析器中受到径向电场的作用,只有特定荷质比的粒子才能通过四分之一圆形通道。质谱仪可以用来测量粒子的质量,通过分析粒子在电场和磁场中的运动。
以上是对高中物理试卷中涉及知识点的详细解析,涵盖了电磁学的基本概念、实验发现、粒子在电场和磁场中的运动规律以及电磁设备的工作原理等多个方面。