电场磁场重力场
专题18 电场磁场和重力场复合场模型-2023年高考物理磁场常用模型精练(解析版)
2023年高考物理《磁场》常用模型最新模拟题精练专题18.电场磁场和重力场复合场模型1.(2022山东聊城重点高中质检)如图所示,空间存在水平向右的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场,一质量为m 、带电量大小为q 的小球,以初速度v 0沿与电场方向成45°夹角射入场区,能沿直线运动。
经过时间t ,小球到达C 点(图中没标出),电场方向突然变为竖直向上,电场强度大小不变。
已知重力加速度为g ,则()A.小球一定带负电B.时间t 内小球做匀速直线运动C.匀强磁场的磁感应强度为2mgqv D.电场方向突然变为竖直向上,则小球做匀加速直线运动【参考答案】BC 【名师解析】假设小球做变速直线运动,小球所受重力与电场力不变,而洛伦兹力随速度的变化而变化,则小球将不可能沿直线运动,故假设不成立,所以小球一定受力平衡做匀速直线运动,故B 正确;小球做匀速直线运动,根据平衡条件可以判断,小球所受合力方向必然与速度方向在一条直线上,故电场力水平向右,洛伦兹力垂直直线斜向左上方,故小球一定带正电,故A 错误;根据平衡条件,得0cos 45mg qv B =︒解得02mgB qv =,故C 正确;根据平衡条件可知tan 45mg qE =︒电场方向突然变为竖直向上,则电场力竖直向上,与重力恰好平衡,洛伦兹力提供向心力,小球将做匀速圆周运动,故D 错误。
二、计算题1.(2022山东四县区质检)如图所示,在xOy 坐标系内,圆心角为120°内壁光滑、绝缘的圆管ab ,圆心位于原点O 处,Oa 连线与x 轴重合,bc 段为沿b 点切线延伸的直管,c 点恰在x 轴上。
坐标系内第三、四象限内有水平向左的匀强电场,场强为E 1(未知);在第二象限内有竖直向上的匀强电场,场强为E 2(未知)。
在第二、三象限内有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小均为B 。
现将一质量为m 、带电量为+q 的小球从圆管的a 端无初速度释放,小球到达圆管的b 端后沿直线运动到x 轴,在bc 段运动时与管壁恰无作用力,从圆管c 端飞出后在第二象限内恰好做匀速圆周运动。
高三物理等效场知识点
高三物理等效场知识点等效场是物理学中的一个重要概念,指的是用一个简化的场来描述与实际场具有相似效果的现象。
在高三物理学习中,我们需要掌握等效场的相关知识,下面将从等效电场、等效磁场以及等效重力场三个方面进行介绍。
一、等效电场等效电场是指在某一区域内,由于不同电荷的叠加作用,所产生的总电场。
等效电场的概念可以帮助我们简化电场分析和计算过程。
1. 等效电场的叠加原理当在一空间内存在多个电荷时,它们各自产生的电场可以叠加,得到一个合成的总电场,也就是等效电场。
利用叠加原理,我们可以将复杂电场问题简化为多个简单电荷的电场叠加问题。
2. 等效电场的计算方法过图形分析和几何关系计算等效电场;代数法则通过数学公式和向量的运算计算等效电场。
二、等效磁场等效磁场是指在某一区域内,由于不同磁场的叠加作用,所产生的总磁场。
等效磁场的概念可以帮助我们简化磁场分析和计算过程。
1. 等效磁场的叠加原理当在一空间内存在多个磁场时,它们各自产生的磁场可以叠加,得到一个合成的总磁场,也就是等效磁场。
利用叠加原理,我们可以将复杂磁场问题简化为多个简单磁场的磁场叠加问题。
2. 等效磁场的计算方法过图形分析和几何关系计算等效磁场;代数法则通过数学公式和向量的运算计算等效磁场。
三、等效重力场等效重力场是指在某一区域内,由于不同物体的质量分布和引力的叠加作用,所产生的总重力场。
等效重力场的概念可以帮助我们简化重力场分析和计算过程。
1. 等效重力场的叠加原理当在一空间内存在多个物体时,它们各自产生的重力场可以叠加,得到一个合成的总重力场,也就是等效重力场。
利用叠加原理,我们可以将复杂重力场问题简化为多个简单重力场的重力场叠加问题。
2. 等效重力场的计算方法通过图形分析和几何关系计算等效重力场;代数法则通过数学公式和向量的运算计算等效重力场。
综上所述,等效场是物理学中常用的一种简化描述方式,利用叠加原理和适当的计算方法,我们可以将复杂的现象简化为叠加项的分析问题。
重力场、电场、磁场三场共存下的基本运动
,
( )m a =
图4
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】 ・ 9
20 0 8年 第 5 期
河北理科教 学研 究
轴 轴
问题 讨论
方 向上 的 是 不会 变 化 的 ,只有 竖 直方 向
就是多 余 的 了 ,可 以让 它 们 两个 相 互 平 衡 .
图 8是在竖 直平 面 中的运 动轨迹 ,图 9 在 是 水平 中的运 动轨迹 . 0面
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兹力 ,只要洛仑 兹力存 在就会 因为速度 的变 化导 致整个力 的变化 ,因为没有 办法再找 到
一
静止 :静 止是 一种 典 型 }E q
力
彼此 平 衡 , 们 可 以任 意改 变 磁 场 的 我
上述两种 情 况 的运 动 都 在竖 直 平 面 中 ,
方向, 这样我 们 可 以得 到任 意平 面 中 的匀 速 圆周 运动 . 至此本文 从 受力 的角 度 分 析 了在 重 力 、
读者 可 以讨 论在水平 面 中的类平抛 运动 如何
物理学中的场-概述说明以及解释
物理学中的场-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在物理学中,场是一种描述空间中物质或物理量如何随时间和空间位置变化的概念。
场可以是标量场,也可以是矢量场。
标量场只有大小没有方向,例如温度场;而矢量场不仅有大小还有方向,例如电场和磁场。
场在物理学中起着至关重要的作用,它可以描述物质之间的相互作用以及能量的传递。
通过研究场,我们可以更好地理解宇宙中的各种现象,从微观粒子到宏观物体都可以用场来描述。
本文将深入探讨物理学中不同类型的场以及它们在各个领域的应用。
1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三部分。
在引言部分中,将介绍物理学中场的概念以及本文的目的和重要性。
在正文部分,将详细讨论场的概念、不同类型的场以及场在物理学中的应用。
最后在结论部分中,将对整篇文章进行总结,并强调场在物理学中的重要性。
同时,对该领域未来的发展进行展望,指出可能的研究方向和挑战。
通过以上结构的安排,本文将全面深入地介绍物理学中的场,希望读者能对该领域有更深入的了解和认识。
1.3 目的物理学中的场是一种重要的研究对象,它们在描述自然界中的相互作用和力的传递过程中起着关键的作用。
本文旨在深入探讨场的概念、不同类型的场以及它们在物理学中的应用,从而帮助读者更全面地理解场在自然界中的作用和意义。
通过对场的研究,我们可以更好地理解宇宙中的规律和现象,为进一步探索未知的物理现象打下基础。
同时,本文也旨在强调场在物理学中的重要性,引发读者对这一概念的深入思考和讨论。
通过本文的阐述,希望能够为读者提供一个全面了解物理学中的场的视角,激发对于自然规律的好奇心和求知欲。
2.正文2.1 场的概念在物理学中,场是一种描述空间中物质或能量分布的概念。
场可以是标量场,也可以是矢量场。
在场论中,场是一种物质与其周围环境相互作用的方式,它可以传递力和能量。
场的产生可以来源于物质的分布,也可以来源于粒子的运动。
例如,电磁场是由带电粒子产生的,引力场是由质量产生的。
物理高斯定理
物理高斯定理
物理高斯定理,也称为高斯通量定理,是一种描述电场,磁场和重力场行为的定理。
在电场中,高斯定理描述电通量穿过一个闭合曲面的总量,与该曲面包围的电荷量成正比。
这个定理是电场理论的基础之一,它可以帮助我们计算电荷分布和电势等量。
在磁场中,高斯定理告诉我们,磁通量穿过一个闭合曲面的总量为零。
这个定理被称为“安培环路定理”,因为这是基本的电路理论之一。
在重力场中,高斯定理可以用来计算曲面内部的万有引力势能。
当一个重力场的质量密度在一个闭合曲面内处处均匀时,曲面内的总重力无穷小。
高斯定理是现代物理学的重要概念,它帮助我们理解各种场的行为,并解决复杂的物理问题。
磁场------电场、磁场、重力场混合场习题
混合场练习题总结拔高练学生姓名: 年 级: 老 师:上课日期: 时 间: 课 次:1.如图所示,在两个水平放置的平行金属板之间,电场和磁场的方向相互垂直.一束带电粒子(不计重力)沿着直线穿过两板间的空间而不发生偏转.则这些粒子一定具有相同的 ( ).A .质量mB .电荷量qC .运动速度vD .比荷q m答案 C 2.如图所示,一束正离子从s 点沿水平方向射出,在没有偏转电场、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标原点O ;若同时加上电场和磁场后,正离子束最后打在荧光屏上坐标系的第Ⅲ象限中,则所加电场E 和磁场B 的方向可能是(不计离子重力及其间相互作用力)( ).A .E 向下,B 向上B .E 向下,B 向下C .E 向上,B 向下D .E 向上,B 向上答案 A3.有一带电荷量为+q 、重为G 的小球,从竖直的带电平行板上方h 处自由落下,两极板间匀强磁场的磁感应强度为B ,方向如图所示,则带电小球通过有电场和磁场的空间时( )A .一定做曲线运动B .不可能做曲线运动C .有可能做匀速运动D .有可能做匀加速直线运动答案 A4.如图是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B 和E .平板S 上有可让粒子通过的狭缝P 和记录粒子位置的胶片A 1A 2.平板S 下方有强度为B 0的匀强磁场.下列表述正确的是( ).A .质谱仪是分析同位素的重要工具B .速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C .能通过狭缝P 的带电粒子的速率等于E BD .粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P ,粒子的荷质比越小答案 ABC5.如图所示,一个质量为m 、电荷量为q 的带电小球从M 点自由下落,M 点距场区边界PQ 高为h ,边界PQ 下方有方向竖直向下、电场强度为E 的匀强电场,同时还有垂直于纸面的匀强磁场,小球从边界上的a点进入复合场后,恰能做匀速圆周运动,并从边界上的b 点穿出,重力加速度为g ,不计空气阻力,则以下说法正确的是( ).A .小球带负电荷,匀强磁场方向垂直于纸面向外B .小球的电荷量与质量的比值q m =g EC .小球从a 运动到b 的过程中,小球和地球系统机械能守恒D .小球在a 、b 两点的速度相同答案 B6.如图所示,三个带相同正电荷的粒子a 、b 、c (不计重力),以相同的动能沿平行板电容器中心线同时射入相互垂直的电磁场中,其轨迹如图所示,由此可以断定( ).A .三个粒子中,质量最大的是c ,质量最小的是aB .三个粒子中,质量最大的是a ,质量最小的是cC .三个粒子中动能增加的是c ,动能减少的是aD .三个粒子中动能增加的是a ,动能减少的是c答案 AC7.利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用于测量和自动控制等领 域.如图7是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度B 垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示方向的电流I ,CD 两侧面会形成电势差U CD ,下列说法中正确的是( )A .电势差U CD 仅与材料有关B .若霍尔元件的载流子是自由电子,则电势差U CD <0C .仅增大磁感应强度时,电势差U CD 变大D .在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平答案 BC8.如图所示,在第二象限的正方形区域Ⅰ内存在垂直纸面向里的匀强磁场;在第四象限区域Ⅱ内存在垂直纸面向外的无限大的匀强磁场,两磁场的磁感应强度均为B .一质量为m 、电荷量为e 的电子由P (-d ,d )点,沿x 轴正方向射入磁场区域Ⅰ.(1)求电子能从第三象限射出的入射速度的范围;(2)若电子从(0,d 2)位置射出,求电子离开磁场Ⅱ时的位置与坐标原点O 的距离.答案 (1)eBd 2m <v <eBd m (2)198d9.如图甲所示,在xOy 平面内有足够大的匀强电场,电场方向竖直向上,电场强度E =40 N/C ,在y 轴左侧平面内有足够大的瞬时磁场,磁感应强度B 1随时间t 变化的规律如图乙所示,15π s 后磁场消失,选定磁场垂直纸面向里为正方向.在y 轴右侧平面内还有方向垂直纸面向外的恒定的匀强磁场,分布在一个半径为r =0.3 m 的圆形区域(图中未画出),且圆的左侧与y 轴相切,磁感应强度B 2=0.8 T .t =0时刻,一质量m =8×10-4 kg 、电荷量q =2×10-4 C 的微粒从x 轴上x P =-0.8 m 处的P 点以速度v =0.12 m/s 向x轴正方向入射.(g 取10 m/s 2,计算结果保留两位有效数字)(1)求微粒在第二象限运动过程中离y 轴、x 轴的最大距离.(2)若微粒穿过y 轴右侧圆形磁场时,速度方向的偏转角度最大,求此圆形磁场的圆心坐标(x ,y ).答案 (1)3.3 m,2.4 m (2)(0.30,2.3)10.如图所示,带电平行金属板相距为2R ,在两板间有垂直纸面向里、磁感应强度为B 的圆形匀强磁场区域 ,与两板及左侧边缘线相切.一个带正电的粒子(不计重力)沿两板间中心线O 1O 2从左侧边缘O 1点以某一速度射入,恰沿直线通过圆形磁场区域,并从极板边缘飞出,在极板间运动时间为t 0.若撤去磁场,质子仍从O 1点以相同速度射入,则经t 02时间打到极板上. (1)求两极板间电压U ;(2)若两极板不带电,保持磁场不变,该粒子仍沿中心线O 1O 2从O 1点射入,欲使粒子从两板左侧间飞出,射入的速答案 (1)8R 2B t 0 (2)0<v <2(2-1)R t 011.如图一半径为R 的圆表示一柱形区域的横截面(纸面).在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场,一质量为m 、电荷量为q 的粒子沿图中直线在圆上的a 点射入柱形区域,在圆上的b 点离开该区域,离开时速度方向与直线垂直.圆心O 到直线的距离为35R .现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线的匀强电场,同一粒子以同样速度沿直线在a 点射入柱形区域,也在b 点离开该区域.若磁感应强度大小为B ,不计重力,求电场强度的大小.答案 14qB 2R 5m12.如图在xOy坐标系第Ⅰ象限,磁场方向垂直xOy平面向里,磁感应强度大小为B=1.0 T;电场方向水平向右,电场强度大小为E= 3 N/C.一个质量m=2.0×10-7kg、电荷量q=2.0×10-6C的带正电粒子从x轴上P点以速度v0射入第Ⅰ象限,恰好在xOy平面中做匀速直线运动.0.10 s后改变电场强度的大小和方向,带电粒子在xOy平面内做匀速圆周运动,取g=10 m/s2.求:(1)带电粒子在xOy平面内做匀速直线运动的速度v0的大小和方向;(2)带电粒子在xOy平面内做匀速圆周运动时电场强度E′的大小和方向;(3)若匀速圆周运动时恰好未离开第Ⅰ象限,x轴上入射点P应满足何条件?答案(1)2 m/s,方向斜向上与x轴正方向的夹角为60°(2)1 N/C,方向竖直向上(3)P点与O点的距离至少为0.27 m13、如图在x轴上方有磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,x轴下方有电场E、方向竖直向下的匀强磁场,现有一质量为m、电量为q的离子从y轴上某一点由静止开始释放,重力忽略不计,为使它能到达x轴上位置为x=L的一点Q,求:①释放的离子带何种电荷?②释放点的位置?(3)粒子从M点运动到N点经历多长的时间?。
物理场的概念和场的作用
物理场的概念和场的作用物理场的概念和场的作用是物理学中非常重要的概念和理论。
场是一种描述物质状态和相互作用的理论框架,通过场的概念,可以更好地理解和解释物质的行为和现象。
本文将重点介绍物理场的概念、场的作用及其在物理学中的应用。
物理场是指存在于空间中的物理性质分布,对物质产生力的作用。
场可以是传递能量和动量的媒介,也可以是描述物理性质分布的一个数值。
例如,电场、磁场、重力场等都是常见的物理场。
场的分布可以随空间变化,并且可以随时间进行变化。
场的作用:场的作用可以通过数学公式来描述,主要包括以下几个方面:1.作用力:场是由物质传递相互作用力的媒介。
场的存在使得物质之间可以相互作用,它可以通过力的方向和强度来描述场对物体的作用力。
例如,电场可以产生电荷之间的相互吸引或排斥力,重力场可以产生物体的引力等。
2.能量传递:场能够传递能量。
物体在场的作用下可以发生能量的转移和传递。
例如,光场能够传递光的能量,使得物体能够接收到光的能量。
3.动量传递:场能够传递动量。
物体在场的作用下可以改变其运动状态,产生运动速度和方向的变化,也可以改变物体的形状。
例如,风场能够改变物体的运动状态,使其受到风力的作用而发生运动。
场在物理学中的应用:场的概念被广泛地应用于各个物理学分支中,例如力学、电磁学、热学、光学等。
下面将介绍场在这些分支中的应用:1.力学:力学中最著名的场是重力场。
通过引入重力场概念,可以解释物体受到重力作用的现象,如自由落体运动、行星运动等。
2.电磁学:电磁学中包括电场和磁场。
电场与电荷的相互作用密切相关,可以解释电荷的受力和电荷的运动。
磁场与电流的相互作用密切相关,可以解释电流在磁场中受到的力以及磁场对物体的作用。
3.热学:热学中的温度场是描述物体温度分布的一个场。
通过温度场的概念,可以揭示热传导和热辐射等现象。
4.光学:光学中的光场是描述光的传播和作用的场。
通过光场的概念,可以解释光的折射、反射、干涉和衍射等现象。
高中物理知识点复合场
高中物理知识点复合场复合场是指重力场、电场、磁场并存,或其中两场并存。
分布方式或同一区域同时存在,或分区域存在。
复合场是高中物理中力学、电磁学综合综合型问题的沃苏什卡。
既体现了运动情况说明受力情况、受力情况决定运动情况的思想,又能考查电磁学中的关键环节重点知识,因此,近年来这类题备受青睐。
通过上表可以推断出,由于复合场的综合性弱,覆盖考点较多,预计在2021年高考(微博)中仍是一个热点。
复合场的考查方式:复合场可以图文形式直接出题,也可以与各种仪器(质谱仪,回旋加速器,速度选择器等)相结合考查。
一、重力场、电场、磁场分区域存在(例如质谱仪,回旋加速器)此种出题方式要求熟练掌握平抛运动、类平抛运动、圆周运动的基本公式及解决这种方式。
重力场:平抛运动电场:1.加速场:动能定理2.偏转场:类平绞运动或动能定理磁场:圆周运动二、重力场、电场、磁场同区域存在(例如速度选择器)带电粒子在复合场做什么运动取决于带电粒子所受合力及初速度,因此,把带电粒子的运动情况和变形情况结合是分析起来解决此类问题的关键。
(一)若带电粒子在复合场中做匀速直线运动时应根据平衡条件解题,例如速度选择器。
则有Eq=qVB(二)当带电粒子在复合场中做圆周运动时,则有Eq=mgqVB=mv2/R(2021年天津10题)如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴。
一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M 点位进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开引力场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x 轴的方向夹角为θ。
不计空气阻力,重力加速度为g,求(1)电场强度E的大小和方向;(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小;(3)A点到x轴的高度h。
解析:本题考查平挥运动和带电小球在复合场中的运动。
地球物理场的测量与解释
地球物理场的测量与解释地球物理学是研究地球内、地表和地球周围空间中各种物理现象的学科。
在地球物理学中,测量和解释地球物理场是一项重要的任务,这些场包括重力场、磁场、地磁场以及电磁场等。
地球物理场的测量是通过各种仪器和设备来获取相关数据的过程。
其中,重力场的测量是通过重力仪器进行的。
重力仪器测量的是地球上各个地点的重力加速度,通过这些数据我们可以得到地壳的密度分布情况。
磁场的测量则是利用磁力仪器获得地球某一确定点上磁力的大小和方向。
地磁场的测量可以帮助我们研究地球内部的磁性物质的分布以及地球的磁极位置的变化情况。
电磁场的测量则是通过电磁波探测仪器获得电磁辐射的强度和频率等信息,这些数据对于研究地下的岩石、矿物以及地下水的分布有着重要意义。
地球物理场的解释是在测量的基础上对获得的数据进行分析和推理的过程。
在解释过程中,我们需要借助数学模型和计算方法来还原地球物理场的实际情况。
例如,在重力场的解释中,我们可以使用球内质量的分布模型来解释观测到的重力数据。
通过对观测数据进行拟合和计算,我们可以得到地球内部质量的垂向分布情况。
磁场的解释中,我们可以使用磁矩模型和磁性物质的磁化情况来推测地下岩石的成分和分布。
电磁场的解释中,我们可以利用电磁波的传播规律和地下储层的电阻率等信息来推测地下岩石和地下水的分布情况。
地球物理场的测量和解释对于我们对地球内部结构和地质现象的研究非常重要。
通过这些测量和解释,我们可以揭示地球深处的奥秘,并对地球的演化和自然灾害进行预测和防范。
例如,重力场的测量和解释有助于我们研究地球板块的运动以及地壳的变形情况,为地震的发生提供了重要的线索。
磁场的测量和解释可以帮助我们了解地球磁极的位置变化以及地球内部液态外核的运动规律,对于研究地球磁场的演化具有重要意义。
电磁场的测量和解释可以用于勘探矿产资源、寻找地下水源以及判断地下岩石的性质。
总之,地球物理场的测量和解释是地球物理学研究的重要内容,它们为我们深入了解地球内部结构和地质现象提供了有力的工具。
磁场,电场,重力场叠加引导学生对比认识重力场、电场和磁场的实践
磁场,电场,重力场叠加引导学生对比认识重力场、电场和磁场的实践[关键词]物理教学;电磁场;对比认识电磁场非常抽象和神秘。
物理学家可以通过实验去证实、通过理论去推导电磁场的质量、动量、能量的存在。
而一个中学生只能通过自己的想象、教材的影响和教师的引导去感受电场、磁场的存在,这样建立起来的场的概念是脆弱的、模糊的。
不少学生在学了磁场后,提及场的概念时仍然一脸惘然。
因此,在学生学习电磁学后,把电场和磁场与学生所熟悉的重力场进行对比,能帮助学生进一步认识场并建立清晰而准确的场的概念。
一、研究方法的对比在重力场中放入质点,通过研究质点的受力和能量变化来研究重力场的特性;在电场中放入试探电荷,通过研究试探电荷的受力和能量变化来研究电场;在磁场中放入电流元,通过研究电流元的受力和能量的变化来研究磁场。
由此可见,在高中阶段研究场的方法,可在场中放入相关物体,观察其受力及能量变化情况,以达到了解场的目的。
二、场的性质的对比1.力的性质:重力场对放入其中的质点有重力的作用。
电场对放入其中的电荷有电场力的作用。
磁场对其中的磁体有磁场力的作用;对运动电荷有洛伦兹力作用;对通电导线有安培力的作用。
比较可知,场对其中对应物体有不同性质的力的作用,这就是场的力的性质。
2.能的性质:重力做功使重力势能与其他形式的能发生相互转化。
电场力做功使电势能与其他形式的能发生相互转化。
安培力做功使电能与其他形式的能发生相互转化。
因此,一个物体放入对应的场中就有了对应的能量,场力做功会使这种能量与其他形式的能发生相互转化。
总之,虽然无法直观地看见场的形状,高中学生也无法通过实验和数学推导得到场的质量、动量、能量,但通过比较能够知道场对放入其中的某种特殊的物体有场力的作用,在场力的作用下,对应的场能会与其他形式的能发生相互转化,让学生对场的概念有一个较为深入的了解,对场留下较深刻的印象。
三、场的描述的对比1.教学描述(1)“力的性质”的描述放入重力场中某点的质点所受重力G跟质量m的比值,叫做该点的重力加速度,用g表示,则g=G/m,方向竖起向下。
场的定义物理-概述说明以及解释
场的定义物理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容:引言部分是文章的开篇,用于介绍本文的主题和内容。
在物理学中,场是一个非常重要的概念,它在描述宇宙万物的相互作用过程中起着关键的作用。
场的定义与描述是物理学研究的核心之一。
本文旨在深入探讨场的定义和性质,介绍场的分类以及解释场在物理过程中的作用。
通过对场的研究与理解,我们可以更好地理解自然界中物体之间的相互作用,并揭示出许多自然现象背后隐藏的规律和原理。
在本文的正文部分,我们将首先介绍场的概念,包括什么是场以及场与物体之间的关系。
随后,我们将深入探讨场的性质,例如场的强度和方向,以及场的变化规律等。
然后,我们将对场进行分类,讨论不同类型的场及其特点。
最后,我们将阐述场在物理过程中的作用,如何通过场来解释和描述各种现象和过程。
通过本文的研究,我们可以更全面地了解场的定义和性质,并认识到场的重要性和广泛应用。
同时,我们也将对未来研究方向进行一些展望,希望能够在更深入的领域中探索和发现新的场现象。
总之,本文旨在为读者提供关于场的定义和性质的详细解释,帮助读者更好地理解场的概念和作用。
通过对场的研究,我们可以深入探索自然界的奥秘,并拓展人类对宇宙的认知。
接下来,我们将开始正文部分,展开对场的深入探讨。
1.2 文章结构文章结构文章按照以下结构进行组织和展开:引言部分概述了整篇文章的主题和内容,并介绍了文章的结构。
正文部分详细阐述了场的定义和相关知识。
首先,我们会对场的概念进行介绍,包括场的定义、基本特性以及与粒子的关系。
然后,我们将进一步讨论场的性质,探讨场的强弱、方向性、传递性等特点。
接着,我们会对场进行分类,包括电场、磁场等常见场的分类与特点进行介绍。
最后,我们会探讨场的作用,包括场对物质和粒子的影响以及场在物理实验中的应用。
结论部分对全文进行总结,并对场的重要性进行思考和展望。
我们会回顾文章中介绍的场的概念和性质,强调场在物理学中的重要地位和应用。
物理学中的基本粒子与力场
物理学中的基本粒子与力场物理学是一门研究物质世界本质和规律的学科。
它以实验和理论研究为基础,解释和预测自然现象。
在细分的领域中,基本粒子物理学是研究所有物质和力场的最基本成分和相互作用的学科。
本文将介绍物理学中的基本粒子和力场。
一、基本粒子物理学中的基本粒子可以分为两类:费米子和玻色子。
费米子包括夸克、轻子和质子,是组成常见物质的最基本的粒子。
玻色子包括强相互作用介质、弱相互作用介质和电磁力介质,是媒介相互作用的粒子。
1.费米子费米子是半整数自旋的基本粒子。
夸克是组成质子和中子的粒子,共有六种不同的味道:上、下、奇、反上、反下和反奇。
轻子包括电子、中微子等,它们不参与强相互作用。
质子是最常见的费米子。
它由两个上夸克和一个下夸克组成,带有电荷。
中子由一个上夸克和两个下夸克组成,不带电荷。
夸克和质子之间的相互作用是强相互作用。
质子和中子是核子的重要成分,而核子是原子核的组成部分。
2.玻色子玻色子是整数自旋的基本粒子。
它们包括强相互作用介质、弱相互作用介质和电磁力介质。
强相互作用介质包括胶子和夸克。
弱相互作用介质包括W玻色子和Z玻色子。
电磁力介质包括光子、W玻色子和Z玻色子。
胶子是组成强相互作用的介质。
它们携带色荷,使强相互作用具有颜色和大于电荷的作用力。
胶子之间的相互作用使夸克结合成质子和中子。
光子是电磁力的介质。
它们携带电荷,可以产生电磁相互作用。
W玻色子和Z玻色子是弱相互作用的介质,它们参与了核反应和粒子反应。
二、力场力场是描述相互作用的场。
在物理学中,力场包括重力场、电磁场和弱相互作用场。
1.重力场重力场是描述物体的吸引力的场。
它由大质量物体产生,会影响任何质量。
重力场可以用牛顿万有引力定律来描述:两个物体之间的引力正比于它们的质量,反比于它们之间的距离的平方。
2.电磁场电磁场是描述电荷和电流相互作用的场。
它由静电场和磁场组成。
静电场由静止电荷产生,磁场由运动电荷产生。
爱迪生的发明和迈克尔·法拉第的定律揭示了电场和磁场之间的相互关系。
地球物理场对环境演化的作用与响应
地球物理场对环境演化的作用与响应地球物理场是指地球自身所具有的重力场、磁场和地电场等。
这些物理场对地球环境的演化起着重要的作用,并且也受到环境变化的影响而产生相应的响应。
本文将从地球物理场的作用、地球环境演化以及地球物理场与环境的相互作用等方面进行论述。
一、地球物理场对环境演化的作用1.重力场地球的重力场对环境演化具有重要影响。
重力场影响物质的运动和分布,影响大气和海洋的循环系统,进而对气候和气象产生影响。
例如,重力场对风场的形成、气压分布、海流运动等起到了重要的支配作用。
2.磁场地球的磁场对环境演化也起到了重要影响。
磁场是地球保护层的一部分,它通过阻挡太阳风带来的带电粒子,保护地球免受太阳辐射的伤害。
此外,地球的磁场还对生物的感应导航和迁徙具有重要影响。
3.地电场地球的地电场是由地壳内外的电荷分布和运动产生的,对环境演化也起到重要作用。
地电场在地球内部的物质运移和地质活动过程中起到了调控作用。
它与地球环境中的水文地质、矿产资源勘探等紧密相关。
二、地球环境演化的特点与趋势地球环境演化是指地球表层系统与地球内部的耦合作用下,环境因素的变化和相互作用。
随着人类活动的不断发展,地球环境呈现出以下几个特点和趋势:1.气候变化全球气候变暖现象日益明显,气温升高、极端天气频发等问题日益突出。
这种气候变化对生态系统、农业、能源等领域产生了巨大影响,需要人类共同应对。
2.海洋变化海洋是地球环境中重要的组成部分,其变化对全球生态系统、气候和经济发展产生深远影响。
海洋污染、海平面上升、珊瑚礁退化等问题日益凸显,需要加强保护与管理。
3.生物多样性减少生物多样性是维持地球生态系统平衡的关键。
但是,随着人类活动的扩大和破坏,全球各地的生物多样性减少趋势日益明显,这对地球环境的演化和维持造成了严重威胁。
三、地球物理场与环境的相互作用地球物理场与环境之间存在着相互作用关系,它们在地球环境演化中起到重要的调控作用。
1.地球物理场的调控作用地球物理场通过调控大气和海洋运动,影响全球气象和气候,从而引起环境的变化。
专题10 重力场、电场和磁场中动量守恒定律的应用(解析版)
2022届高三物理二轮高频考点专题突破专题10 重力场、电场和磁场中动量守恒定律的应用专练目标专练内容目标1 重力场中的应用动量守恒定律(1T—6T ) 目标2 电场中的应用动量守恒定律(7T—11T ) 目标3 磁场中的应用动量守恒定律(12T—16T )一、重力场中的应用动量守恒定律1.2014年12月3日,世界台联宣布中国斯诺克球手丁俊晖已确定在新的世界排名榜上跃居世界第一,他也成为台联有史以来第11位世界第一,同时也是首位登上世界第一的亚洲球员,丁俊晖为台球运动在中国的推广和发展做出了突出贡献。
按照国际标准,每颗球的标准质量为154.5g ,但是由于不同广商生产水平的不同,所以生产出来的球的质量会有一些差异。
如图所示,假设光滑水平面一条直线上依次放n 个质量均为15的静止的弹性红球(相邻两个红球之间有微小的间腺),另有一颗质量为1758的弹性白球以初速度v 0与n 号红球发生弹性正碰,则k 号红球最终的速度大小为(已知1<k <n )( )A .03533vB .1035233k kv -⨯C .D .035233⨯kkv【答案】B【详解】光滑水平面一条直线上依次放n 个质量为2m 的弹性红球,质量为1m 的白球以初速度为0v 与n 号红球发生弹性正碰,根据一动碰一静的弹性碰撞特点可知,每碰撞一次白球的速度变为原来的1212m m m m -+而n 号球每次将速度传给右侧球,故白球与n 号球碰撞1次后,白球速度10233v v =红球的速度1001223533m v v m m =+最终传给1号球,白球与n 号碰撞2次后,白球速度220233v v ⎛⎫= ⎪⎝⎭红球的速度1101223523333m v v m m ⎛⎫= ⎪+⎝⎭最终传给2号球,白球与n 号球碰撞3次,白球速度330233v v ⎛⎫= ⎪⎝⎭红球的速度21201223523333m v v m m ⎛⎫= ⎪+⎝⎭最终传给3号球,k 号红球最终的速度大小为103523333k v -⎛⎫⎪⎝⎭故选B 。
物理学四大基本力场
物理学四大基本力场
物理学四大基本力场分别是引力场(重力场)、弱核力场、电磁场、强相互作用场。
引力场在物理学中,引力场(重力场)是用来解释一个大质量物体向自身周围的空间延伸的,并对另一个大质量物体产生的作用力的影响的模型。
因此引力场被用来解释引力现象,并以每千克的质量产生多少牛顿的引力为单位。
在最初的概念中,引力是点质量之间的力弱核力场:可以说是核能另一种来源,主要是核子产生之天然辐射,四种相互作用中,弱相互作用只比引力强一点。
强相互作用场:所有存在宇宙中的物体都是由原子构成,而原子核是由中子和质子组成。
中子没有电荷,而质子则带正电荷;但需要牵引力把它们结合在一起,而强相互作用就是这种“牵引力”。
电磁场:电荷、电流在电磁场中所受力的总称。
也有称载流导体在磁场中受的力为电磁力,而称静止电荷在静电场中受的力为静电力。
电工中所关注的电介质在电磁场中受到的有质动力也是电磁力。
重力场和电场的异同点
重力场和电场的异同点一、相同点1. 都是矢量场- 重力场中,重力加速度g是矢量,它表示物体在重力场中受到重力的方向和大小的变化情况。
重力G = mg,g的方向竖直向下。
- 电场中,电场强度E是矢量。
电场强度的方向规定为正电荷在电场中所受电场力的方向。
电荷q在电场中受到的电场力F=qE。
2. 都可以对其中的物体(电荷)做功- 在重力场中,物体下落时重力做功W = mgh(h为下落高度),重力做功与路径无关,只与初末位置的高度差有关。
- 在电场中,电场力做功W = qU(U为两点间的电势差),电场力做功也与路径无关,只与初末位置的电势差有关。
3. 都具有能量- 重力场中的物体具有重力势能E_p=mgh(相对某一参考平面),重力势能的变化与重力做功相关,重力做正功,重力势能减小;重力做负功,重力势能增加。
- 电场中的电荷具有电势能E_p = qφ(φ为电势),电势能的变化与电场力做功相关,电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加。
二、不同点1. 产生原因不同- 重力场是由于地球的吸引而产生的。
地球对其周围的物体有万有引力的作用,在地球表面附近,物体所受的万有引力近似等于重力,重力场的强弱与地球的质量以及物体到地球中心的距离有关。
- 电场是由电荷产生的。
静止电荷产生的电场叫静电场,变化的磁场也能产生电场。
电场的强弱与产生电场的电荷的电量以及到电荷的距离有关。
2. 场力的性质不同- 重力场中,重力G = mg,重力的大小只与物体的质量m有关(g在同一地点是常量),重力的方向总是竖直向下。
- 电场中,电场力F = qE,电场力的大小不仅与电荷q有关,还与电场强度E 有关,电场力的方向取决于电荷的正负,正电荷受电场力方向与电场强度方向相同,负电荷受电场力方向与电场强度方向相反。
3. 场的叠加原理略有不同- 在重力场中,由于重力加速度g的方向总是竖直向下,对于多个物体组成的系统,其总的重力场效果就是各个物体重力的矢量和,比较直观,方向基本固定为竖直方向。
(十二)电场,磁场,重力场的复合场、组合场问题
电场,磁场,重力场的复合场、组合场问题一、复合场1.一个质量m=0.1 g的小滑块,带有q=5×10-4C的电荷量,放置在倾角α=30°的光滑斜面上(斜面绝缘),斜面置于B=0.5 T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,如图8-2-29所示,小滑块由静止开始沿斜面滑下,其斜面足够长,小滑块滑至某一位置时,要离开斜面.求:(1)小滑块带何种电荷?(2)小滑块离开斜面的瞬时速度多大?(3)该斜面的长度至少多长?图8-2-29 2.如图8-3-6所示的平行板之间,存在着相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度B1=0.20 T,方向垂直纸面向里,电场强度E1=1.0×105 V/m,PQ为板间中线.紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内,有一边界线AO,与y轴的夹角∠AOy=45°,边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B2=0.25 T,边界线的下方有水平向右的匀强电场,电场强度E2=5.0×105 V/m,在x轴上固定一水平的荧光屏.一束带电荷量q =8.0×10-19 C、质量m=8.0×10-26 kg的正离子从P点射入平行板间,沿中线PQ做直线运动,穿出平行板后从y轴上坐标为(0,0.4 m)的Q点垂直y轴射入磁场区,最后打到水平的荧光屏上的位置C.求:图8-3-6(1)离子在平行板间运动的速度大小;(2)离子打到荧光屏上的位置C的坐标;(3)现只改变AOy 区域内磁场的磁感应强度大小,使离子都不能打到x 轴上,磁感应强度大小B 2′应满足什么条件?3.(2012·重庆卷,24)有人设计了一种带电颗粒的速率分选装置,其原理如图8-3-7所示.两带电金属板间有匀强电场,方向竖直向上,其中PQNM 矩形区域内还有方向垂直纸面向外的匀强磁场.一束比荷(电荷量与质量之比)均为1k的带正电颗粒,以不同的速率沿着磁场区域的水平中心线O ′进入两金属板之间,其中速率为v 0的颗粒刚好从Q 点处离开磁场,然后做匀速直线运动到达收集板.重力加速度为g ,PQ =3d ,NQ =2d ,收集板与NQ 的距离为l ,不计颗粒间相互作用.求:(1)电场强度E的大小;(2)磁感应强度B 的大小; (3)速率为λv 0(λ>1)的颗粒打在收集板上的位置到O 点的距离.图8-3-74.在如图8-3-9所示的空间里,存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B =2πmq.在竖直方向存在交替变化的匀强电场如图(竖直向上为正),电场大小为E 0=mg q.一倾角为θ长度足够长的光滑绝缘斜面放置在此空间.斜面上有一质量为m ,带电量为-q 的小球,从t =0时刻由静止开始沿斜面下滑,设第5秒内小球不会离开斜面,重力加速度为g .求: (1)第6秒内小球离开斜面的最大距离.(2)第19秒内小球未离开斜面,θ角的正切值应满足什么条件?图8-3-9总结:1.静止或匀速直线运动:当带电粒子在复合场中所受合外力为零时,将处于静止状态或做匀速直线运动.2.匀速圆周运动:当带电粒子所受的重力与电场力大小相等,方向相反时,带电粒子在洛伦兹力的作用下,在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动.3.一般的曲线运动:当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化,且与初速度方向不在同一条直线上,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线.4.分阶段运动:带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域,其运动情况随区域发生变化,其运动过程由几种不同的运动阶段组成.二、组合场5.如图8-3-14所示的平面直角坐标系中,虚线OM与x轴成45°角,在OM与x轴之间(包括x轴)存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,在y轴与OM之间存在竖直向下、电场强度大小为E的匀强电场,有一个质量为m,电荷量为q的带正电的粒子以某速度沿x轴正方向从O点射入磁场区域并发生偏转,不计带电粒子的重力和空气阻力,在带电粒子进入磁场到第二次离开电场的过程中,求:(1)若带电粒子从O点以速度v1进入磁场区域,求带电粒子第一次离开磁场的位置到O点的距离.(2)若带电粒子第二次离开电场时恰好经过O点,求粒子图8-3-14最初进入磁场时速度v的大小.并讨论当v变化时,粒子第二次离开电场时的速度大小与v 大小的关系6.如图14所示,在xOy平面的第一象限有一匀强电场,电场的方向平行于y轴向下;在x轴和第四象限的射线OC之间有一匀强磁场,磁感应强度的大小为B,方向垂直于纸面向外.有一质量为m,带有电荷量+q的质点由电场左侧平行于x轴射入电场.质点到达x轴上A点时,速度方向与x轴的夹角为φ,A点与原点O的距离为d.接着,质点进入磁场,并垂直于OC飞离磁场,不计重力影响.若OC与x轴的夹角也为φ,求:(1)粒子在磁场中运动速度的大小;(2)匀强电场的场强大小.图147.如图所示,在xOy平面的第Ⅱ象限内有半径为R的圆分别与x轴、y轴相切于P、Q两点,圆内存在垂直于xOy面向外的匀强磁场。
磁场和重力场叠加的轨迹方程
磁场和重力场叠加的轨迹方程要导出磁场和重力场叠加下的轨迹方程,我们需要先了解磁场和重力场的基本性质和方程。
磁场是由电荷在运动中产生的,它对其他运动中的电荷或磁性物体产生力的作用。
磁场的强度可以用磁感应强度B来描述。
在一个点P处,该点的磁感应强度是一个矢量,表示为B=(Bx, By, Bz)。
根据安培定律和洛伦兹力定律,磁场对单位电荷的作用力为F=qv×B,其中q是电荷量,v是电荷的速度。
重力场是由质量物体产生的,它对其他物体产生力的作用。
重力场的强度可以用重力加速度g来描述。
重力场是一个矢量,其方向指向质量物体。
根据万有引力定律,重力对于质量为m的物体的作用力为F=mg,其中g是重力加速度。
接下来,我们考虑一个质点同时受到重力场和磁场的作用。
假设该质点的质量为m,电荷量为q,在时刻t,其位置为向量r=(x, y, z),速度为向量v=dr/dt=(vx, vy, vz)。
根据牛顿第二定律,该质点所受的合力F=m(dv/dt)。
根据磁场对质点所产生的力的表达式F=qv×B,重力对质点所产生的力的表达式F=mg,我们可以得到合力:m(dv/dt)=(qv×B)+mg要进一步推导,我们需要考虑磁场和重力场的方程。
对于磁场,我们可以使用麦克斯韦方程组来描述。
根据法拉第电磁感应定律,磁感应强度B的变化与电场强度E和时间t的变化率有关。
在无电流情况下,麦克斯韦方程可简化为:∇×B=0其中∇×是向量的旋度算子。
这表示磁感应强度B是一个保守场,它没有环流。
对于重力场,我们可以使用牛顿的引力定律来描述。
根据万有引力定律,两质点之间的引力与质量m1和m2以及距离r的平方成正比,与G为比例常数。
F=G(m1m2)/r^2将上述方程带入质点所受的合力方程,我们得到:m(dv/dt)=(qv×B)+mg根据向量的性质,我们可以将上面的方程分解为x、y和z三个方向上的分量方程。
电场磁场重力场满足叉乘关系
电场、磁场、重力场满足的叉乘关系场的本质就是运动变化的空间。
宇宙中任何一个物质点相对于我们观测者,周围空间都以柱状螺旋式在绕这个物质点运动,在空间这个柱状螺旋式旋转运动中,旋转的中心是一个点,在我们观测者看来,可以叫重力场,旋转的中心是一条直线,我们可以叫电场,旋转的中心是一个圆(或者曲线)我们可以叫磁场。
物理上能够传递相互作用力的场的严格定义为:在某一个观测者看来,物质点Q周围空间任意一个几何点(我们可以把一条直线看则是由无数个点构成,同样道理,我们可以把三维空间看则是由无数个点构成,称为几何点)P,从Q点指向P点的空间的位移矢量随空间位置又随时间变化的变化率,称为物理力场。
说到底,场也是我们观测者对空间运动的一种描述。
场【物理上能够传递相互作用力的场】从数学角度讲是偏导数。
就是物理量(在电磁场和重力场中应该指空间的位移量,也就是运动变化的空间的变化量)随时间变化和随空间位置变化的变化率。
万有引力场是空间的位移量随空间位置变化的导数,万有引力的传播与时间无关。
电磁场是空间位移量随空间位置变化又随时间变化,电磁场力的传播与时间有关。
万有引力场和电磁场合在一起是空间的波动过程,波动的速度就是光速。
把一个物质点Q周围空间的柱状螺旋式运动看作是柱状螺旋式运动和波动的叠加,对于Q点周围空间中任意一个几何点P点,磁场B取决于P点的位移速度,重力场A取决于P点的加速度,电场E取决于P点的垂直于A、B方向的速度(实际是几何点的波动速度)。
统一场论认为正电荷产生的正静电场就是Q点周围空间以柱状螺旋式辐射离开Q 点运动造成的,满足于右手螺旋关系。
负电荷产生的负静电场就是Q点周围空间从无限远处以柱状螺旋式汇聚Q点运动造成的,满足于左手螺旋关系。
设想以上的物质点Q,带有正电荷,具有质量,相对于我们观测者静止,周围空间产生了静电场和重力场。
在Q点周围空间中某一点P处,统一场论认为在某一个时刻,产生的电场E和磁场B、重力场A满足以下叉乘关系:d B/dt = A×E/C²式中B、A、E为矢量, C为光速,t为时间,d是微分的意思。
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1.如图所示的坐标系,x轴沿水平方向,y轴沿竖直方向。
在x轴上方
空间的第一、第二象限内,既无电场也无磁场,在第三象限,存在沿
y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面(纸面)向里的匀强磁场。
在第
四象限,存在沿y轴负方向,场强大小与第三象限电场场强相等的匀
强电场。
一质量为m、电量为q的带电质点,从y轴上y=h处的p1
点以一定的水平初速度沿x轴负方向进入第二象限。
然后经过x轴上
x=-2h处的p2点进入第三象限,带电质点恰好能做匀速圆周运动。
之
后经过y轴上y=-2h处的p3点进入第四象限。
已知重力加速度为g。
求:
(1)粒子到达p2点时速度的大小和方向;
(2)第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小;
(3)带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向。
2.如图所示,坐标系xOy在竖直平面内,水平轨道AB和斜面BC均光滑且绝缘,AB和BC 的长度均为L,斜面BC与水平地面间的夹角,有一质量为m、电量为+q的带电小球(可看成质点)被放在A点。
已知在第一象限分布着互相垂直的匀强电场和匀强磁场,
电场方向竖直向上,场强大小,磁场为水平方向(图中垂直纸面向外),磁感应强度大小为B;在第二象限分布着沿x轴正向的水平匀强电场,场强大小。
现将放在A点的带电小球由静止释放,求:
(1)小球运动到B点时的速度;
(2)小球需经多少时间才能落到地面(小球所带的电量不变)
3.如图所示,一带电的小球从P点自由下落,(不计空气阻力)P点距场区边界MN高为h,边界MN下方有方向竖直向下、电场场强为E的匀强电场,同时还有垂直于纸面的匀强磁场,小球从边界上的 a 点进入重力场、电场与磁场的复合场后,恰能作匀速圆周运动,并从边界上的b点第一次穿出,已知ab=L,重力加速度为g.
求:(1)小球进入复合场时速度大小
(2)该匀强磁场的磁感强度B的大小;
(3)小球从P 经a 至b 时,共需时间为多少?。