高考物理復(fù)合場包括以下幾種:
1. 磁場與重力場:這兩個(gè)場是復(fù)合場中最常見的一種,其中磁場通常由勻強(qiáng)磁場組成,而重力場則由一定的重力場強(qiáng)度決定。
2. 磁場與電場:這種復(fù)合場是指電場和磁場同時(shí)在空間中存在,例如在某些帶電粒子的運(yùn)動(dòng)中會(huì)出現(xiàn)這種復(fù)合場。
3. 電磁場與重力場:隨著電磁場和重力場的共同存在,形成了更為復(fù)雜的復(fù)合場。在高考物理中,這種復(fù)合場通常以電磁感應(yīng)和帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)等形式出現(xiàn)。
在復(fù)合場中,粒子的運(yùn)動(dòng)通常會(huì)受到重力和電(磁)力的共同作用,因此粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和受力情況會(huì)變得更加復(fù)雜。對于帶電粒子的運(yùn)動(dòng),需要考慮重力和電(磁)力的方向、大小以及它們之間的相互作用。同時(shí),粒子的速度、質(zhì)量和電量等因素也會(huì)影響其運(yùn)動(dòng)軌跡和受力情況。
題目:一個(gè)質(zhì)量為 m 的帶電粒子在電場強(qiáng)度為 E、磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的復(fù)合場中運(yùn)動(dòng),粒子重力忽略不計(jì)。已知粒子在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),求:
(1)粒子在豎直方向上的分速度隨時(shí)間的變化規(guī)律;
(2)粒子在豎直方向上通過的最大距離;
(3)若粒子通過電場時(shí)動(dòng)能增加了 3.2J,求粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)可能的最大動(dòng)能。
【分析】
(1)粒子在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),說明粒子在水平方向上受到的電場力和洛倫茲力平衡,根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式即可求解。
(2)粒子在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解最大距離。
(3)根據(jù)動(dòng)能定理求解粒子在電場中電場力做功的大小,再根據(jù)洛倫茲力不做功求出粒子在磁場中可能獲得的最大動(dòng)能。
【解答】
(1)粒子在水平方向上受到的電場力和洛倫茲力平衡,根據(jù)牛頓第二定律得:Eq = BqvBv = Eqm①
粒子在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為 a = Eqm②
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得:v = at③
聯(lián)立①②③解得:v = 2Ebm④
(2)粒子在豎直方向上通過的最大距離為:s = vAt⑤
聯(lián)立①④⑤解得:s = 2E2B2m3g2⑥
(3)粒子通過電場時(shí)動(dòng)能增加了 3.2J,則電場力做功為:W = 3.2J⑦
根據(jù)動(dòng)能定理得:EqS = W⑧
聯(lián)立⑦⑧解得:Eq = 8B⑨
粒子在磁場中可能獲得的最大動(dòng)能為:Ek = Eqv⑩
聯(lián)立⑨⑩解得:Ek = 8E2Bm?
【說明】本題是一道復(fù)合場試題,考查了牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、動(dòng)能定理等知識(shí),綜合性較強(qiáng)。解題的關(guān)鍵是要靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí),分析求解。