近代物理涉及的領域非常廣泛,包括原子物理、原子核物理、粒子物理、激光技術、等離子體物理學等。高考中可能會考察到的近代物理知識點包括:
原子結構:了解氫原子光譜和玻爾理論,知道電子軌道和能量的量子化。
原子核物理:了解核力、核能及其釋放的能量,以及核反應方程的書寫方式。
粒子物理:了解輕子與夸克的概念,理解粒子的分類和發現過程,以及標準模型。
激光技術:了解激光產生原理,掌握激光三大特性以及應用。
等離子體物理學:了解等離子體的基本概念,掌握等離子體在各種領域的應用。
此外,高考中還可能會涉及到量子力學初步、光的波粒二象性、不確定關系、物質波、原子核的結合能、比結合能等近代物理知識點。具體考察內容會根據不同地區和考綱要求有所變化,建議查閱當地高考大綱或歷年真題以了解具體考察重點。
題目:一個電子以一定的速度進入勻強磁場中,電子在磁場中的運動軌跡如圖所示。已知電子的質量為m,電荷量為e,磁感應強度為B。請回答下列問題:
(1)求電子在磁場中做圓周運動的軌道半徑和周期;
(2)求電子在磁場中運動的時間;
(3)若電子在磁場中運動時,突然受到一個向上的恒力作用而向上加速,求電子向上加速后運動的最大速度和最大加速度。
【分析】
(1)電子在磁場中做勻速圓周運動,由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求解軌道半徑和周期。
(2)根據圓周運動的周期和電子的初速度求解電子在磁場中運動的時間。
(3)電子向上加速后做勻加速直線運動,根據牛頓第二定律求解最大速度和最大加速度。
【解答】
(1)設電子在磁場中做圓周運動的軌道半徑為$r$,周期為$T$,根據牛頓第二定律得:$evB = m\frac{v^{2}}{r}$解得:$r = \frac{mv}{eB}$根據圓周運動的規律得:$T = \frac{2\pi r}{v} = \frac{2\pi m}{eB}$
(2)電子在磁場中運動的時間為:$t = \frac{T}{4}$
(3)電子向上加速后做勻加速直線運動,根據牛頓第二定律得:$ma = F_{合}$其中$F_{合} = F - evB$解得:$a = \frac{F}{m}$當速度最大時,加速度為零,此時有:$v_{m} = at = \frac{F}{m}t = \frac{F}{m} \times \frac{T}{4}$解得:$v_{m} = \frac{F}{4eB}$加速度為:$a_{m} = \frac{F}{m}$
【說明】本題考查了近代物理中的帶電粒子在磁場中的運動問題,涉及了洛倫茲力、牛頓第二定律、圓周運動等多個知識點,綜合性較強,難度適中。解題的關鍵是正確分析電子的運動過程,選擇合適的規律求解相關物理量。