高考物理復合場包括以下幾種:
1. 磁場與重力場:磁場和重力場是復合場中常見的類型。其中,磁場通常由勻強磁場和環形電流產生,而重力場則由地球引力場產生。
2. 磁場與電場:復合場中也可能同時存在磁場和電場,例如在帶電粒子在磁場中運動時,如果運動方向與磁場方向不在一條直線上,就會受到洛倫茲力,從而形成電場。
3. 復合場和重力場中的其他力:除了磁場和重力場之外,還可能存在其他力,如空氣阻尼力等。
此外,復合場問題通常涉及帶電粒子的運動,可能包括勻速直線運動、勻變速直線運動、平拋運動、圓周運動等。解決這類問題需要掌握動力學、運動學、電學和磁學等多個領域的知識。
總之,高考物理復合場包括磁場與重力場、磁場與電場、復合場和重力場中的其他力等類型,可能涉及帶電粒子的多種運動形式,需要綜合運用多個領域的知識來解決。
題目:一個質量為 m 的帶電粒子在電場強度為 E、磁感應強度為 B 的復合場中運動,粒子重力忽略不計。已知粒子在運動過程中打在一塊板上,并留下一條長度為 d 的痕跡,求:
(1)該粒子的軌跡可能是怎樣的曲線?
(2)求出粒子的運動軌跡方程,并說明粒子的運動性質(加速、勻速或減速)。
(3)若粒子打在板上的位置到痕跡的最近距離為 d/2,求粒子進入磁場時的速度大小和方向。
解答:
(1)該粒子的軌跡可能是拋物線或圓弧。
(2)粒子的運動軌跡方程為 y = - BEdx/B^2v^2,其中 v 是粒子進入磁場時的速度大小。粒子做勻速圓周運動,半徑為 r = mv/qB。由于軌跡是拋物線,所以粒子在電場中做加速運動,加速度為 a = qE/m。
(3)若粒子打在板上的位置到痕跡的最近距離為 d/2,則粒子在電場中做勻加速運動的時間為 t = (d/2)/v_0,其中 v_0 是粒子進入磁場時的速度大小。根據牛頓第二定律和運動學公式可得:qEt = mv_0^2 - mv^2,其中 v 是粒子打在板上的速度大小。聯立以上兩式可得:v_0 = (qE + B^2d/2mv)v/B^2v^2 + mv_0^2 = (qE + B^2d/2mv)t + mv_0^2/B^2v^2 = (qE + B^2d/mv)d/v + v_0^2/v。由于粒子的軌跡是拋物線,所以粒子進入磁場時的速度方向與水平方向成 θ 角,tanθ = Bd/mv_0。
答案:(1)拋物線或圓弧
(2)y = - BEdx/B^2v^2,做勻速圓周運動,加速度為 a = qE/m
(3)速度大小為 v_0 = (qE + B^2d/mv)v/B^2v^2 + mv_0^2 = (qE + B^2d/mv)d/v + v_0^2/v,方向與水平方向成 θ 角,tanθ = Bd/mv_0。