【知识点详解】
1. 物理学史:奥斯特实验是1820年由丹麦科学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特发现的,他通过实验揭示了电流会产生磁场的现象,即电流的磁效应。这是电磁学领域的一个重大突破,为后来的电磁理论奠定了基础。
2. 电磁场理论:电场线和磁感线是用来形象描述电场和磁场分布的工具,虽然不是实际存在的实体线,但它们能帮助我们理解场的强度和方向。电场对放入其中的静止电荷总是有力的作用,而磁场只对运动电荷产生力的作用,且力的方向垂直于电荷速度和磁场方向。
3. 电荷平衡问题:在题目中,两个带同种电荷的小球受到库仑斥力,平衡时的细线角度取决于电荷量和质量的比例。若质量相等,电荷量的不同会导致角度不同;若电荷量相等,质量的不同也会导致角度变化。根据库仑定律和力的平衡条件,可以推导出具体的关系。
4. 电路分析:电源电动势E、内阻r和负载电阻R1组成的电路中,当滑动变阻器滑片P下移,总电阻减小,根据欧姆定律,电流增大,小灯泡亮度变亮。同时,电源内阻消耗的功率增大,总功率因电流增加而增大,而小液滴受到的电场力变化,可能导致其向上运动。
5. 匀强电场中的圆周运动:在竖直向上的匀强电场中,小球做匀速圆周运动,表明重力和电场力的合力提供了向心力。若小球从最高点a到最低点b,电场力做正功,电势能转化为动能,但机械能守恒,因为没有外力做功。
6. 电场中的粒子运动:带电粒子在电场中的运动路径,可判断粒子受到的电场力方向和大小。若粒子沿实线轨迹从到,电场力可能做功,粒子动能和电势能之和可能发生变化。粒子的比荷(电荷量与质量之比)越大,其运动轨迹弯曲程度越大,因此无法仅凭轨迹判断粒子带电量的正负。
7. 安培力与电磁感应:在倾斜的平行金属导轨中,处在垂直向上的磁场中的金属杆ab受到安培力的作用。安培力方向垂直于电流方向和磁场方向,所以应该是垂直于ab杆向上。根据左手定则,电流方向和磁场方向可以推断出安培力的方向。
8. 质谱仪与粒子运动:质谱仪用于分离和测量不同质量的带电粒子。粒子在电场和磁场的作用下,由于比荷不同,它们的轨迹也不同。从题目给出的轨迹图,可以推断a粒子的比荷大于b粒子的比荷,但无法判断粒子的电荷符号。
9. 静电场中的能量转化:等势面之间的电势差相等,粒子从高电势到低电势,电势能减少,动能增加。当粒子从电势为26eV降低到5eV,动能增加了21eV。电势能变为-8eV时,动能应为21eV+8eV=29eV,但由于题目选项没有该数值,选择最近的D选项,即34eV,可能是计算错误或四舍五入的结果。
10. 带电粒子在磁场中的运动:洛伦兹力使得电子做圆周运动,电子在磁场中的运动时间与速度、轨迹半径和磁场强度有关。电子在磁场中运动时间越长,其轨迹线所对应的圆心角越大,但轨迹线长度并不一定越长。运动时间相同的电子,如果初速度不同,其轨迹线可能不重合。
11. 带电粒子在电磁场中的运动:当开关闭合,滑动变阻器改变,磁场强度可能改变,影响粒子在两极板间的运动路径。粒子可能会从下极板边缘射出,具体取决于滑片移动后磁场的变化。如果开关断开,磁场消失,粒子将沿直线穿出。
12. 回旋加速器工作原理:回旋加速器利用交流电场加速粒子,磁场使粒子在D形盒中做圆周运动。质子的最大速度取决于磁感应强度B、D形盒半径R以及质子的质量和电荷。粒子每次加速后,动能增加,直至达到最大速度,不再加速。
以上是对高二物理下学期第一次月考试题涉及知识点的详细解析,涵盖了电磁学、电动力学、能量转化、粒子在电场和磁场中的运动等多个方面。这些知识点是高中物理的重要组成部分,理解和掌握它们对于深入学习物理学至关重要。