高二物理模型主要包括以下幾種:
1. 質點:是一種科學抽象,是一種理想化的物理模型。實際上,只有體積很小或尺寸相對較小、并且具有質量的物體,才可視為質點。
2. 勻速直線運動:是速度大小和方向都不變的運動。在物理學中經常利用勻速直線運動模型來描述物體的運動狀態。
3. 彈簧振子:是理想化的物理模型,是機械振動中最簡單的一種,其結構簡單,可視為一個輕彈簧連接一個質點。
4. 單擺:是一個理想化的物理模型,將振動在擺線支撐下的懸點移動到支點,并將擺球重力分解在擺線上和鉛直平面內的兩個分運動上。
5. 點電荷:是用來代替帶電體的有位模型,是一種理想化的物理模型。
6. 電場線和磁感線:是為了直觀形象地描述電場和磁場而引入的線,實際上并不存在。
7. 動量守恒:是一個重要的物理模型,可以用來描述兩個或更多物體間的相互作用。
8. 碰撞:是一個動態模型,包括完全彈性碰撞、完全非彈性碰撞和完全內力碰撞等。
這些模型是高二物理學習中的重要組成部分,可以幫助理解和掌握物理現象和規律。
題目:一個帶電粒子在電場中由靜止釋放,僅受靜電力和磁場力的作用。已知該粒子在電場中的加速度大小為 a,電場強度大小為 E,粒子的質量和電量分別為 m 和 q。同時測得粒子經過某點時的速度大小為 v,該點與粒子初始位置的距離為 d。求:
(1)粒子在電場中運動的時間;
(2)粒子在磁場中運動時所受的洛倫茲力的大小;
(3)粒子最終的運動軌跡。
解析:
(1)粒子在電場中做初速度為零的勻加速直線運動,根據牛頓第二定律和運動學公式可得:
Eq = ma
t = \frac{v}{a}
解得:t = \frac{mv}{Eq}
(2)粒子在磁場中做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,根據牛頓第二定律和圓周運動的規律可得:
Bqv = m\frac{v^{2}}{r}
解得:r = \frac{mv}{Bq}
粒子在磁場中運動時所受的洛倫茲力的大小為:F_{洛} = Bqv = \frac{mv^{2}}{r}
(3)粒子最終的運動軌跡為拋物線,因為粒子在電場中做初速度為零的勻加速直線運動,所以粒子的水平分速度逐漸增大,而粒子在磁場中做勻速圓周運動時,洛倫茲力大小恒定不變,所以粒子的豎直分速度逐漸減小。最終粒子的水平分速度大于豎直分速度,粒子將做拋物線運動。
答案:(1)粒子在電場中運動的時間為 \frac{mv}{Eq};
(2)粒子在磁場中運動時所受的洛倫茲力的大小為 \frac{mv^{2}}{Bq};
(3)粒子最終的運動軌跡為拋物線。