【知识点详解】
1. 安培的分子环流假设:安培提出的这一假设解释了电流产生磁场的现象。根据这个假设,电流是由电荷的定向移动形成的,这些移动的电荷形成了微观层面的环流,就像微型的电流环,从而产生磁场。这个假设能够解释为什么通电线圈会产生磁场,以及永久磁铁和铁质物体被磁化后能够产生磁场的原因。
2. 点电荷电场的性质:电场线的疏密表示电场强度的大小,电场线的方向代表电场的方向。在电场线上的某点,正电荷会沿电场线方向受力,而负电荷则会逆着电场线方向受力。电场线总是从正电荷出发指向负电荷,但并不是所有电场线都能闭合。
3. 电场线与运动的关系:电荷在电场中运动并不一定沿电场线,只有当电荷初速度为零或者初速度方向与电场线方向一致时,且不受其他力的影响,电荷才会沿电场线运动。电场线的切线方向代表正电荷在该点的加速度方向,但实际中电荷的运动还取决于其初速度和质量。
4. 库仑定律与电场强度:电量为q1的点电荷在距离为r的P点产生的电场强度E可以通过库仑定律计算,E=k*q1/r^2,其中k是静电力常数。电场强度的大小与正电荷q2受力F的关系是E=F/q2,表明电场强度是单位正电荷在该点受到的力。
5. 点电荷的概念:点电荷是一种理想化的模型,用来简化物理问题的处理。一个带电体是否可以视为点电荷,并不取决于其实际大小,而是看其形状和大小对相互作用力的影响是否可以忽略不计。
6. 相互作用的磁现象:一切磁现象都可以追溯到电流或运动电荷,磁作用是通过磁场进行的。永久磁铁的磁场也源自内部电荷的定向排列产生的微小电流。
7. 库仑力的变化:两个相同金属小球接触后,电量会重新分布,所以它们之间的库仑力可能发生改变。如果原来的电量比例是1:7,接触后可能会变成2:2或1:1,因此选项C的9/7可能是正确的。
8. 磁现象的电本质:根据安培的分子环流假说,磁性是由于物质内部的分子电流或电子自旋导致的。外部磁场可以影响这些内部环流,使物质磁化。
9. 安培力与洛伦兹力:洛伦兹力总是垂直于电荷的运动方向和磁场方向,因此它对运动电荷不做功。而安培力是通电导线在磁场中受到的力,其方向取决于电流方向和磁场方向。
10. 地球磁场的电荷解释:如果地磁场由运动电荷产生,那么地球作为一个整体可能带有净电荷。根据地球的磁场方向,可以推断地球可能带有负电荷,因为地磁场的南极在地理北极附近。
11. 电子在磁场中的运动:电子在匀强磁场中做圆周运动,其角速度与电场力、洛伦兹力和电子的荷质比有关。题目中提到电场力是洛伦兹力的3倍,所以电子的角速度应该是洛伦兹力情况下的1/3。因此,答案可能是Be/m。
12. 质子和α粒子在磁场中的运动:它们在磁场中的轨迹重合意味着它们受到的洛伦兹力相同,但因为它们的质量不同,所以速度不同。磁场对它们的冲量取决于它们的质量和速度,所以质子和α粒子的冲量是不相等的。
13. 电场力的改变:根据库仑定律,当电量加倍且距离减半时,电场力变为原来的16倍。
14. 电场强度的计算与分布:在点电荷产生的电场中,场强与距离平方成反比。b点移去检验电荷后的场强不变,c点的场强可通过a点电荷产生的场强计算,如果b点场强为零,需要一个与a点电荷电量相等的负电荷在c点。
15. 等量异号和同号电荷的电场:等量异号电荷的中垂线上,电场强度方向垂直于中垂线,从连线到无穷远处电场强度先增大后减小。而等量同号电荷的中垂线上,电场强度方向平行于中垂线,从电荷连线到无穷远处电场强度逐渐减小。
以上是对电与磁知识点的详细解析,包括电场线的性质、点电荷的概念、库仑定律、安培力和洛伦兹力、磁现象的电本质、以及电荷在磁场中的运动等。