高三物理中涉及的帶電粒子種類多樣,主要包括:
1. 電子:作為基本粒子之一,帶負電,是最常見的帶電粒子。
2. 質子:帶正電,是原子核內具有決定作用的內層電子。
3. 離子:帶電的原子或原子團,通常為失去或獲得一個電子的原子。根據所帶電荷不同,又分為帶正電的陽離子和帶負電的陰離子。
4. 離子團:如NH4+、H3O+等,在某些化合物中常可對電場的分布產生重要影響。
5. 電子束:由大量電子組成,可被用作某些實驗儀器(如加速器)的入射粒子,具有很強的穿透能力。
6. 光子:不帶電,是電磁輻射的基本粒子。在電磁學中,光子常用于驅動某些物理現象,如光電效應等。
7. 中子:不帶電,是原子核中的一種粒子,決定了原子的化學性質。
8. 電磁波:包括無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線等,這些電磁波通常被視為帶電粒子。
此外,還有各種核子(如質子、中子、電子等)的組合形式,如原子、分子、離子等,它們都是帶電粒子。在具體問題中如何使用這些粒子,需要根據具體問題的需求來決定。
題目:一個帶電粒子在勻強電場中運動,已知該粒子質量為m,電量為q,初速度為v0,方向與電場方向相同。已知電場強度為E,寬度為L,高度為H。求該粒子能否穿過電場?
【分析】
根據牛頓第二定律求出粒子在電場中的加速度,再根據運動學公式求出粒子在電場中的位移和時間,再根據能量守恒定律判斷粒子能否穿過電場。
【解答】
解:粒子在電場中做加速運動,根據牛頓第二定律得:
$Eq = ma$
粒子在電場中做類平拋運動,水平方向:$L = v_{0}t$
豎直方向:$H = \frac{1}{2}at^{2}$
由能量守恒定律得:$qEL = \frac{1}{2}mv^{2} - \frac{1}{2}mv_{0}^{2}$
聯立解得:$t = \sqrt{\frac{2(EL - v_{0}^{2})}{a}}$
若$t < \frac{H}{v_{0}}$,則粒子能穿過電場;若$t \geqslant \frac{H}{v_{0}}$,則粒子不能穿過電場。
答:該粒子能穿過電場。
【注】本題是一道較為簡單的題目,主要考查了帶電粒子在電場中的運動問題,解題的關鍵是掌握牛頓第二定律、運動學公式和能量守恒定律的應用。