高考物理電粒子在電場中的軌跡有以下幾種情況:
1. 帶電粒子在勻強電場中的直線運動軌跡:帶電粒子在電場中可能做勻速直線運動,也可能做勻變速直線運動。
2. 帶電粒子在勻強磁場中的運動軌跡:帶電粒子在勻強磁場中可能做勻速圓周運動,也可能做變速圓周運動。
此外,帶電粒子在復合場中的運動軌跡也可能復雜,如可能出現拋物線、螺旋線等形狀。具體來說,帶電粒子在電場和磁場交替變化的場中可能做復雜的曲線運動。
以上信息僅供參考,如果還有疑問,建議查閱高考物理電學部分的歷年真題。
題目:
在垂直紙面內,一束速率相同的電子束和一束速率相同的質子束,分別從點電荷產生的電場中的一點開始,沿同一方向進入兩平行板間的勻強電場區域,電子束和質子束在進入電場區域前,從同一位置垂直電場方向射入,并從平行板間的另一側射出。已知電子的質量為$m$,電荷量為$e$,質子的質量為$m_{p}$,電荷量為$e$,平行板間的電壓為$U$,兩平行板間的距離為$d$。
(1)求電子和質子在平行板間運動時的加速度大小;
(2)在平行板間勻強電場區域內,畫出電子和質子的運動軌跡,并求出它們在電場中運動的總時間。
(3)若在平行板間勻強電場區域內加一勻強磁場區域,使電子和質子在電場中運動后,均能從平行板間的另一側射出,求勻強磁場區域的最小寬度。
分析:
(1)根據牛頓第二定律求出電子和質子在平行板間運動時的加速度大小;
(2)根據粒子運動的軌跡分析粒子的運動情況,根據粒子在平行板間運動的時間相等求出運動的總時間;
(3)根據粒子在電場中做類平拋運動時的時間與速度的關系式求出粒子的速度大小,再根據洛倫茲力提供向心力求出勻強磁場區域的最小寬度。
解答:
(1)粒子在電場中受到電場力作用,根據牛頓第二定律得:$a = \frac{F}{m} = \frac{eU}{md}$
(2)粒子在平行板間運動時做類平拋運動,水平方向上做勻速直線運動,豎直方向上做初速度為零的勻加速直線運動。由于粒子的速率相同,所以粒子在電場中運動的總時間相等。由于粒子的軌跡相同,所以電子和質子的運動軌跡相同。由幾何關系可知:$L = \frac{1}{2}at^{2}$解得:$t = \sqrt{\fractxrzbvzd{eU}}$
(3)粒子在電場中做類平拋運動時水平方向上的速度為:$v_{x} = \frac{L}{t}$豎直方向上的速度為:$v_{y} = at = \frac{eU}{md}$粒子在磁場中做勻速圓周運動時洛倫茲力提供向心力有:$ev_{B} = m\frac{v_{y}^{2}}{R}$解得:$v_{B} = \frac{md}{eU}$所以勻強磁場區域的最小寬度為:$L + \fractxrzbvzd{2}$。
答案:(1)$\frac{eU}{md}$;(2)軌跡如圖所示;$\sqrt{\fractxrzbvzd{eU}}$;(3)$L + \fractxrzbvzd{2}$。
以上是高考物理電粒子軌跡的一個例題,希望能對您有所幫助!