一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动,当磁感应强度均匀增大时,此粒子的动能将A不变B增加C减少D以上情况都可能老师给的解释是,根据麦克斯韦电磁理论,变化的磁场会产

来源：学生作业帮助网编辑：作业帮时间：2024/05/05 19:34:41

一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动,当磁感应强度均匀增大时,此粒子的动能将A不变B增加C减少D以上情况都可能老师给的解释是,根据麦克斯韦电磁理论,变化的磁场会产
一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动,当磁感应强度均匀增大时,此粒子的动能将
A不变B增加C减少D以上情况都可能
老师给的解释是,根据麦克斯韦电磁理论,变化的磁场会产生涡旋电场,使正电荷受到一个与速度方向同向的电场力,从而使动能增大.可我不明白为什么,明明麦克斯韦理论只是说了会产生涡旋电场,但是凭什么说涡旋电场在正电荷处的方向一定与速度方向相同,难道不可以垂直么?不可以反向么?老师说感生电场与电场内放入的东西无关,那么显然此题中正电荷的运动方向也并不影响涡旋电场,怎么能说涡旋电场恰好与正电荷做圆周运动的轨迹重合呢?我认为,变化磁场产生涡旋电场,但放入这个变化磁场中的单个电荷并不受到电场力.所以在变化磁场中运动的电荷也不受到电场力,即使真的受到电场力,方向也不一定与运动方向相同.我认为这道题本身就应该用最基本的洛伦兹力来证明,而不是用麦克斯韦理论,求反驳.求真相.

一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动,当磁感应强度均匀增大时,此粒子的动能将A不变B增加C减少D以上情况都可能老师给的解释是,根据麦克斯韦电磁理论,变化的磁场会产
楼主问这个问题……明显是高中知识面比较少的缘故,其实你学了大学物理这个很好解释的.
首先我来解释一下麦克斯韦电磁理论和洛伦兹力之间是什么关系.楼主说的洛伦兹力更基本,这个是不对的.物理学就是实验科学,最初的原理都是从实验上面测得的,麦克斯韦电磁理论和洛伦兹力公式都是实验测量数据总结出来的,而且互相不能推导,它们都是最基本的物理规律,并不是洛伦兹力比麦克斯韦电磁理论基础,而且在实际问题中,它们必须互相配合同时使用才能算出电磁系统的每个数据.
还有楼主对于麦克斯韦电磁理论的理解有点偏差.麦克斯韦电磁理论并不是“变化的磁场产生涡旋电场”这么简单的一句话,而是一套完整的方程组（叫麦克斯韦方程组）,是精确的理论.其中有一个方程是rotE=-ΔB/Δt（我就这样写了,有的数学符号实在不好打,B是磁感应强度矢量,E是电场强度矢量,rot就表示算涡旋程度,是一种微分的运算,ΔB/Δt是磁感应强度B的瞬间变化量,就像瞬时速度一样）,这个叫法拉第电磁感应定律的微分形式（你们学的那个电动势和磁通量变化率成正比叫积分形式）,你没学微积分不能细讲,但是它说的是变化的磁场具体能产生多少电场,不光说能产生,只要你给出磁场怎么变化,我就能精确算出空间每一个点的电场等于多少,如何变化（而且是矢量,不仅能算出大小,还能算出方向）.用这个公式就能算出来,楼主这道题的情形,E的方向恰好就是沿着圆周的切线方向,也就是和粒子运动同方向使得粒子加速；楼主完全可以理解为这是碰巧在这个问题里面,电场方向就是和粒子运动同向了,换了别的场景就不能说一定同向还是反向了.另外用洛伦兹力明显不能解释,至少洛伦兹力不能做功,怎么能解释一个加速的物理过程呢?
最后再解释几个你上面追问中的内容.①磁通量就是个数学定义,只要有磁感应强度,穿过了一个面,磁感应强度乘以面积就是磁通量,这道题里面显然有变化.可见感应电动势也要考虑在哪个面里面做回路,比如磁场在变,但是你如果选一个面恰好没有磁通量变化,那这个面里面的回路就没有感应电动势.②向心运动个人认为不正确,因为洛伦兹力必然时时刻刻垂直于运动方向,即使是变化的洛伦兹力也是垂直于运动方向,永远不做功.③单个电子的运动可以看成电流,你想想电流归根到底,到微观意义上,不就是一个个电荷定向运动产生的吗?本质上就是一种电荷量的流动,一个粒子不也是电荷的流动吗?是一样的.因此我觉得,用电流+楞次定律的方法判断这道题对于高中生是最好的方法.
有什么不明白的可以追问,但是数学上面牵扯到微积分,楼主可以把这个问题放一放,到大学再去思考,目前一心学高考内知识就行了.