- 物理高考静电场
高考物理静电场部分的内容包括:电场强度、电势、等势体、电势差、电容、带电粒子在电场中的运动等。
以上内容仅供参考,建议查阅高考物理真题以获取更准确的信息。
相关例题:
题目:一个质量为 m 的带电粒子在匀强电场中沿着一个圆形的电场线运动,其运动轨迹为一直线。已知电场强度 E 随距离 $r$ 的变化关系为 $E = E_{0} + k\frac{r}{r + L}$,其中 $E_{0}$、$k$、$L$ 均为常数。求:
(1)带电粒子在电场中的加速度;
(2)带电粒子在电场中运动的周期;
(3)若带电粒子在电场中运动了半个圆周,求该粒子在电场中运动的总时间。
解答:
(1)根据牛顿第二定律,带电粒子在电场中的加速度为:
$a = \frac{Eq}{m}$
由于电场强度 $E = E_{0} + k\frac{r}{r + L}$,所以加速度为:
$a = \frac{E_{0}k}{m} \times \frac{r}{r + L}$
(2)带电粒子在电场中做匀加速直线运动,根据匀变速直线运动的公式,其运动的周期为:
$T = \frac{2\pi}{\omega} = \frac{2\pi}{\frac{E_{0}k}{m} \times \frac{r}{r + L}}$
(3)若带电粒子在电场中运动了半个圆周,则其运动的路程为半个圆周的长度,即 $s = \pi r$。根据动能定理,可得:
$E_{k} = \frac{1}{2}mv^{2}$
其中 $v$ 为粒子的速度。由于粒子做匀加速直线运动,所以其速度 $v = at$,其中 $a$ 为加速度。将加速度带入动能定理公式中,可得:
$E_{k} = \frac{E_{0}k}{m} \times \frac{r}{r + L} \times \frac{\pi r}{2}$
将 $s = \pi r$ 代入上式,可得总时间为:
$t = \frac{\pi r^{2}}{4(r + L)E_{0}k}$
答案:
(1)带电粒子在电场中的加速度为 $\frac{E_{0}k}{m} \times \frac{r}{r + L}$。
(2)带电粒子在电场中运动的周期为 $\frac{2\pi}{\frac{E_{0}k}{m} \times \frac{r}{r + L}}$。
(3)带电粒子在电场中运动的总时间为 $\frac{\pi r^{2}}{4(r + L)E_{0}k}$。
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