物理高考中有關粒子的難題題型主要包括以下幾種:
1. 帶電粒子在電場中的運動:包括加速、偏轉等,需要根據運動軌跡和受力情況綜合分析,有時還需考慮初速度、初狀態等因素。
2. 帶電粒子在磁場中的運動:主要考察勻速圓周運動的規律,以及粒子速度選擇器問題,需要考生根據粒子的速度和磁感應強度來計算半徑,判斷周期,能量等問題。
3. 復合場(電場和磁場)中的運動:此類問題綜合性強,需要考生將電場和磁場的知識結合起來分析,同樣需要考慮粒子的初速度、初狀態等因素。
4. 能級和躍遷:主要考察電子躍遷的能量變化和波爾模型的運用,需要考生根據能級圖進行計算和判斷。
5. 碰撞問題:考察的是碰撞前后能量的變化以及粒子運動的軌跡,需要考生根據動量守恒和能量守恒進行綜合分析。
6. 散射實驗:散射實驗主要考察入射粒子與靶子之間的相互作用,需要考慮粒子的受力、運動軌跡、能量變化等因素。
以上是一些常見的粒子難題題型,但具體的題目還會根據高考的實際情況和考生的能力進行變化。
【例題】一個帶電粒子在電場中由靜止釋放,在運動過程中,粒子只受到電場力的作用。已知粒子在釋放后的第一秒內通過的路程為5cm,則它在第一秒內的平均速度為多少?這個速度是否等于粒子在該時刻的速度?
【分析】
1. 粒子在電場中由靜止釋放,受到電場力的作用,做初速度為零的勻加速直線運動。
2. 粒子在第一秒內的平均速度為:
v = \frac{x}{t} = \frac{5cm}{1s} = 5cm/s
3. 由于粒子只受到電場力的作用,因此加速度恒定,所以粒子在第一秒末的速度等于第一秒內的平均速度。
【解答】
解:粒子在第一秒內的平均速度為5cm/s,等于粒子在該時刻的速度。
【拓展】
如果給粒子一個水平初速度,使其進入垂直于初速度方向的勻強電場和勻強磁場中,會發生什么現象?請畫出粒子運動的軌跡圖,并解釋其中的物理規律。
【答案】
當粒子同時受到電場力和洛倫茲力時,粒子將做曲線運動。由于電場力和洛倫茲力的方向不同,所以粒子的運動軌跡為拋物線。由于電場力做正功,粒子的動能增加;而洛倫茲力不做功,所以粒子的動能增加量只與電場力有關。因此,粒子的最大動能為:E_{k} = qU + \frac{1}{2}mv^{2}
其中U為極板間電壓,m為粒子質量,q為電量,v為粒子在磁場中的最大速度。
以上是一個物理高考粒子難題的例題及其解答和拓展,希望對你有所幫助。