物理加速电场公式包括:
1. 电场强度E的计算公式:E=U/d。其中,U表示电场中两点间的电势差,d是这两点间的距离。
2. 电场力做功与路径无关,只与电荷量和电场力方向上的位移有关。电场力做功的计算公式为W=qU。
3. 电势差的定义式:Uab=Wab/q或Uab=|Wab|/|q|。
此外,还有电势的计算公式:φa=kQ/r+φ0和φb=kQ/r+φ0等。这些公式在电学中具有重要意义,可以用来描述电场中电荷的分布、电势能、电势等物理量之间的关系。
题目:一个带电粒子以一定的初速度进入一个匀强电场,已知电场强度为E,方向竖直向下。求该粒子在电场中的运动轨迹。
解析:
1. 带电粒子在电场中受到电场力的作用,方向与电场强度方向相同,即竖直向下。
2. 根据牛顿第二定律,带电粒子的加速度为a = F/m = qE/m,其中q为带电粒子的电荷量,m为带电粒子的质量。
3. 带电粒子在匀强电场中的运动遵循匀变速直线运动规律,即x = v0t + 1/2at^2,其中x为运动位移,v0为初速度,t为运动时间,a为加速度。
假设带电粒子以初速度v0垂直于电场方向进入电场,经过时间t后,它在竖直方向上的位移为y。根据上述公式,有:
y = v0t + 1/2at^2 ①
又因为带电粒子在电场中受到的电场力方向竖直向下,所以加速度a的方向也竖直向下。根据牛顿第二定律,有:
a = qE ②
将②式代入①式,得到:
y = v0(qE/m)t + 1/2qE^2t^2 ③
由于粒子在垂直于电场方向上没有位移,即v0t = 0,代入③式得到:
y = 1/2qE^2t^2 ④
根据④式,我们可以求出粒子在电场中的运动轨迹。当E和m已知时,轨迹方程可以表示为t的二次函数,可以通过求解方程得到时间t的值。
注意:以上解法仅适用于带电粒子在匀强电场中做类抛体运动的情形。实际情况可能更复杂,需要考虑粒子的初始速度、电量、质量等因素的影响。