作业帮关于电磁力与做功的困惑:
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/06/11 01:51:26
关于电磁力与做功的困惑:
如图,两平行金属板中间有相互正交的匀强磁场和匀强电场,一带电粒子沿垂直于电场和磁场的方向射入两板间,从右侧射出时它的动能减少了,不计重力.为了使带电粒子的动能增加下列办法可行的是：(速度方向水平向右)
A． 减小匀强电场的场强
B． 增大场强.
C． 减小磁感应强度.
D． 增大磁感应强度.
解析：带电粒子射入正交的电磁场,受洛伦磁力和电场力的作用,而洛伦磁力对电荷不做功,粒子射出时动能减少了,必是电场力对电荷做负功,即带电粒子受到的洛伦磁力大于电场力,要使带电粒子的动能增加,应减小洛伦磁力或增大电场力,故应减小匀强磁场的磁感应强度或增大匀强电场的场强.
然后,我的问题就来了.
1． 洛伦磁力为什么不做功?我知道它和速度的方向垂直,然后W=FVcosa,A=90时……这是搬公式的解释,但我的分析是这样：左手定则可以判断出电荷受到向上或向下的力,因此由于F=ma应当会产生一个加速度aA,再由V=aT可知它在竖直方向上也应当有一个速度,这样的话W=FV那不是做功了?做功的不是动能增加了?
2． 为什么这样的力不做功却能改变物体的运动方向?根据速度的合成只有物体具备了另一个分速度才能改变速度方向啊,而若是物体具备的这个分速度那只能是由该力提供的那不就得做功了?
上述问题在圆周运动那边我也有同样的困惑.
3． 答案中“电场力对电荷做负功,即带电粒子受到的洛伦磁力大于电场力"是什么意思?电荷明明有受到力的作用却没有做功?（问题1）为什么洛伦磁力大于电场力电场力对电荷做负功?
4． 匀强电场的磁感线是直的,画完后与电荷的速度方向一样是垂直（与其所受洛伦磁力相反）.那这样为什么电场力就会做功?而且还是做负功?
5． 既然洛伦磁力不做功,那就是说明洛伦磁力与物体的功能无关,那答案又为什么说使带电粒子的动能增加,应减小洛伦磁力或增大电场力呢?而电场力既然是对带电粒子做负功,增大电场力又怎么能使其动能增加呢?不是越加作的负功越多动能反倒是变少了吗?
综上即为本人的困惑,望众好手不吝赐教,感激不尽.
要求解析要足够深度彻底,
1.本题只说是带电粒子.就算是电子,为什么轨迹一定是向下偏呢?
2.速度水平向右指的是初速度,题目没说整个运动过程中速度都是水平向右.
纠正本人两个个错误：W=FSCOSA
匀强电场是电场线
如图,两平行金属板中间有相互正交的匀强磁场和匀强电场,一带电粒子沿垂直于电场和磁场的方向射入两板间,从右侧射出时它的动能减少了,不计重力.为了使带电粒子的动能增加下列办法可行的是：(速度方向水平向右)
A． 减小匀强电场的场强
B． 增大场强.
C． 减小磁感应强度.
D． 增大磁感应强度.
解析：带电粒子射入正交的电磁场,受洛伦磁力和电场力的作用,而洛伦磁力对电荷不做功,粒子射出时动能减少了,必是电场力对电荷做负功,即带电粒子受到的洛伦磁力大于电场力,要使带电粒子的动能增加,应减小洛伦磁力或增大电场力,故应减小匀强磁场的磁感应强度或增大匀强电场的场强.
然后,我的问题就来了.
1． 洛伦磁力为什么不做功?我知道它和速度的方向垂直,然后W=FVcosa,A=90时……这是搬公式的解释,但我的分析是这样：左手定则可以判断出电荷受到向上或向下的力,因此由于F=ma应当会产生一个加速度aA,再由V=aT可知它在竖直方向上也应当有一个速度,这样的话W=FV那不是做功了?做功的不是动能增加了?
2． 为什么这样的力不做功却能改变物体的运动方向?根据速度的合成只有物体具备了另一个分速度才能改变速度方向啊,而若是物体具备的这个分速度那只能是由该力提供的那不就得做功了?
上述问题在圆周运动那边我也有同样的困惑.
3． 答案中“电场力对电荷做负功,即带电粒子受到的洛伦磁力大于电场力"是什么意思?电荷明明有受到力的作用却没有做功?（问题1）为什么洛伦磁力大于电场力电场力对电荷做负功?
4． 匀强电场的磁感线是直的,画完后与电荷的速度方向一样是垂直（与其所受洛伦磁力相反）.那这样为什么电场力就会做功?而且还是做负功?
5． 既然洛伦磁力不做功,那就是说明洛伦磁力与物体的功能无关,那答案又为什么说使带电粒子的动能增加,应减小洛伦磁力或增大电场力呢?而电场力既然是对带电粒子做负功,增大电场力又怎么能使其动能增加呢?不是越加作的负功越多动能反倒是变少了吗?
综上即为本人的困惑,望众好手不吝赐教,感激不尽.
要求解析要足够深度彻底,
1.本题只说是带电粒子.就算是电子,为什么轨迹一定是向下偏呢?
2.速度水平向右指的是初速度,题目没说整个运动过程中速度都是水平向右.
纠正本人两个个错误：W=FSCOSA
匀强电场是电场线
首先,用老师的话讲,先判断该粒子的电荷.如果正,则电场力向下,洛伦兹力向上,该题动能减小,说明电场力做负功,电势能增加,即粒子在电场方向上向上移动了一段距离.要使动能增加,则应使粒子最后向下运动了一段位移,而向下运动的前提是一开始的向下的电场力大于洛伦兹力或者电场力开始做负功后来做正功（最开始向上运动）.带负电的也可参考得出.对于该同学提出的疑问,我表示这种精神是很好的,但不能钻牛角尖,下面我们一一1,2.做功公式W=FScosA,洛伦兹力的性质其实和向心力一样,只提供了一个垂直于运动方向的加速度,而洛伦兹力的大小随着物体的速度改变而改变,但是它们一直是垂直于运动方向的.在一个很小的范围内考虑,W=FScosA,S足够小,S=VT,我们可以近视的把速度方向和位移方向看成一样,所以COSA=0,W=0,每时每刻都是这样,所以它们不做功.3,4.同学你应该看到,物体做功的定义是在位移方向上有力的存在,简化成速度方向上有力的分量存在,假如该正电荷一开始向下运动,那么随着运动速度便是右下,电场力一直向下,所以做正功.增大电场力,便是假如一开始正电荷向上运动,随着速度越来越慢,洛伦兹力减小,该粒子向上的分量减小至零,完全静止,然后又向下运动,运动过程中又产生逐渐增大的洛伦兹力改变运动方向,最终跑到中线以下了,那么电场力变作正功了.假如一开始电荷便向下,那就一直做正功了.所以这种问题,定性考虑是最好的了.把每个阶段都考虑清楚.最好能画出轨迹图.不考虑打上板,一种粒子一共有6种可能的轨迹.如果没有板,粒子轨迹如下,是无数个周期运动产生的.