高考物理復合場包括以下幾種:
1. 磁場與重力場:這兩個場是復合場中最常見的一種,其中磁場通常由勻強磁場組成,而重力場則由一定的重力場強度決定。
2. 磁場與電場:這種復合場是指電場和磁場同時在空間中存在,例如在某些帶電粒子的運動中會出現這種復合場。
3. 電磁場與重力場:隨著電磁場和重力場的共同存在,形成了更為復雜的復合場。在高考物理中,這種復合場通常以電磁感應和帶電粒子在復合場中的運動等形式出現。
在復合場中,粒子的運動通常會受到重力和電(磁)力的共同作用,因此粒子的運動軌跡和受力情況會變得更加復雜。對于帶電粒子的運動,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,粒子的速度、質量和電量等因素也會影響其運動軌跡和受力情況。
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。已知粒子在水平方向上做勻速直線運動,求:
(1)粒子在豎直方向上的分速度隨時間的變化規律;
(2)粒子在豎直方向上通過的最大距離;
(3)若粒子通過電場時動能增加了 3.2J,求粒子在磁場中運動時可能的最大動能。
【分析】
(1)粒子在水平方向上做勻速直線運動,說明粒子在水平方向上受到的電場力和洛倫茲力平衡,根據牛頓第二定律和運動學公式即可求解。
(2)粒子在豎直方向上做勻加速直線運動,根據牛頓第二定律和運動學公式求解最大距離。
(3)根據動能定理求解粒子在電場中電場力做功的大小,再根據洛倫茲力不做功求出粒子在磁場中可能獲得的最大動能。
【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動,加速度為 a = Eqm②
根據運動學公式得:v = at③
聯立①②③解得:v = 2Ebm④
(2)粒子在豎直方向上通過的最大距離為:s = vAt⑤
聯立①④⑤解得:s = 2E2B2m3g2⑥
(3)粒子通過電場時動能增加了 3.2J,則電場力做功為:W = 3.2J⑦
根據動能定理得:EqS = W⑧
聯立⑦⑧解得:Eq = 8B⑨
粒子在磁場中可能獲得的最大動能為:Ek = Eqv⑩
聯立⑨⑩解得:Ek = 8E2Bm?
【說明】本題是一道復合場試題,考查了牛頓第二定律、運動學公式、動能定理等知識,綜合性較強。解題的關鍵是要靈活運用所學知識,分析求解。