高考中物理復(fù)合場(chǎng)包括有重力場(chǎng)、電場(chǎng)和磁場(chǎng)三種場(chǎng)。
復(fù)合場(chǎng)中常常涉及到帶電粒子的受力情況,電場(chǎng)力、重力、磁場(chǎng)力可以同時(shí)存在,且常常做為求解的三個(gè)方向。
在復(fù)合場(chǎng)中,常常涉及到粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),如帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),常常分為勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)等。
以上內(nèi)容僅供參考,建議查閱高考物理歷年真題以了解更多信息。
1. 粒子在磁場(chǎng)中做何種運(yùn)動(dòng)?求出粒子的運(yùn)動(dòng)周期 T。
2. 求出粒子在電場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)?求出粒子的加速度大小 a。
3. 求出粒子在磁場(chǎng)和電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑 r 和運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t 的關(guān)系式。
分析:
1. 粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由洛倫茲力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可求得運(yùn)動(dòng)周期 T。
2. 粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可求得加速度大小 a 和運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t2。
解答:
1. 粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由洛倫茲力提供向心力,則有:
qv0B = mv2/r
解得:r = mv0B/q
由于粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),故其運(yùn)動(dòng)周期為:
T = 2πr/v0 = 2πm/qB
2. 粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律可得:
Eq = ma
解得:a = Eq/m
由于粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),故其水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)時(shí)間為:
t2 = L/v0
其中 L 為粒子在電場(chǎng)中的位移。
由于粒子在豎直方向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),故其豎直方向上的位移為:
h = 1/2at2 = Eq2t2/(2m)
其中 t 為粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
聯(lián)立以上各式可得:Eq = m(t2-t12)
所以粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t = t1 + sqrt(t12 - Eq2/(2m))
3. 粒子的軌跡半徑 r = mv0B/q 與時(shí)間 t 的關(guān)系式為:r = v0t + r0
其中 r0 為粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑。
總結(jié):本題主要考查了復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析,需要掌握洛倫茲力和電場(chǎng)力的性質(zhì),能夠運(yùn)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解。