高考物理選修的內容包括選修2-2、選修2-3、選修3-1(電學)、選修3-2(電磁感應和光學)等。
題目:一個邊長為L的正方形區域內,存在一個寬度為d的勻強磁場,其邊界與正方形的邊平行。已知磁感應強度為B,方向垂直于紙面向里。正方形區域內有一個質量為m、電量為q的粒子,從正方形的頂點A處以速度v0射入磁場。
(1)求粒子從何處射出磁場?
(2)如果粒子從頂點B處射入磁場,求粒子在磁場中運動的時間。
【分析】
(1)粒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粒子從何處射出磁場。
(2)粒子在磁場中做勻速圓周運動,由幾何關系求出圓心角,再根據時間公式求解時間。
【解答】
(1)粒子在磁場中做勻速圓周運動,由洛倫茲力提供向心力,則有:$qv_{0}B = m\frac{v_{0}^{2}}{R}$,解得:$R = \frac{mv_{0}}{qB}$粒子在圓形磁場區域做勻速圓周運動,當粒子射出正方形的右邊界時,有:$R + d = \sqrt{L^{2} + d^{2}}$解得:$R = \frac{mv_{0}}{qB} - d$所以粒子從右邊界射出磁場。
(2)當粒子從頂點B處射入磁場時,粒子在圓形磁場區域做勻速圓周運動的半徑為:$r = R - d$粒子在圓形磁場區域做圓周運動的周期為:$T = \frac{2\pi m}{qB}$粒子在磁場中運動的時間為:$t = \frac{T}{4}$
【說明】本題考查了帶電粒子在勻強磁場中的運動問題,關鍵要掌握帶電粒子在磁場中的受力特點,以及會根據半徑和周期求解時間。
以上是一個高考物理選修的例題,通過分析問題和解答過程,可以幫助你理解如何應用物理知識解決問題。希望這個例子對你有所幫助!