高二物理模型主要包括以下几种:
1. 质点:是一种科学抽象,是一种理想化的物理模型。实际上,只有体积很小或尺寸相对较小、并且具有质量的物体,才可视为质点。
2. 匀速直线运动:是速度大小和方向都不变的运动。在物理学中经常利用匀速直线运动模型来描述物体的运动状态。
3. 弹簧振子:是理想化的物理模型,是机械振动中最简单的一种,其结构简单,可视为一个轻弹簧连接一个质点。
4. 单摆:是一个理想化的物理模型,将振动在摆线支撑下的悬点移动到支点,并将摆球重力分解在摆线上和铅直平面内的两个分运动上。
5. 点电荷:是用来代替带电体的有位模型,是一种理想化的物理模型。
6. 电场线和磁感线:是为了直观形象地描述电场和磁场而引入的线,实际上并不存在。
7. 动量守恒:是一个重要的物理模型,可以用来描述两个或更多物体间的相互作用。
8. 碰撞:是一个动态模型,包括完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞和完全内力碰撞等。
这些模型是高二物理学习中的重要组成部分,可以帮助理解和掌握物理现象和规律。
题目:一个带电粒子在电场中由静止释放,仅受静电力和磁场力的作用。已知该粒子在电场中的加速度大小为 a,电场强度大小为 E,粒子的质量和电量分别为 m 和 q。同时测得粒子经过某点时的速度大小为 v,该点与粒子初始位置的距离为 d。求:
(1)粒子在电场中运动的时间;
(2)粒子在磁场中运动时所受的洛伦兹力的大小;
(3)粒子最终的运动轨迹。
解析:
(1)粒子在电场中做初速度为零的匀加速直线运动,根据牛顿第二定律和运动学公式可得:
Eq = ma
t = \frac{v}{a}
解得:t = \frac{mv}{Eq}
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律和圆周运动的规律可得:
Bqv = m\frac{v^{2}}{r}
解得:r = \frac{mv}{Bq}
粒子在磁场中运动时所受的洛伦兹力的大小为:F_{洛} = Bqv = \frac{mv^{2}}{r}
(3)粒子最终的运动轨迹为抛物线,因为粒子在电场中做初速度为零的匀加速直线运动,所以粒子的水平分速度逐渐增大,而粒子在磁场中做匀速圆周运动时,洛伦兹力大小恒定不变,所以粒子的竖直分速度逐渐减小。最终粒子的水平分速度大于竖直分速度,粒子将做抛物线运动。
答案:(1)粒子在电场中运动的时间为 \frac{mv}{Eq};
(2)粒子在磁场中运动时所受的洛伦兹力的大小为 \frac{mv^{2}}{Bq};
(3)粒子最终的运动轨迹为抛物线。