近代物理涉及的领域非常广泛,包括原子物理、原子核物理、粒子物理、激光技术、等离子体物理学等。高考中可能会考察到的近代物理知识点包括:
原子结构:了解氢原子光谱和玻尔理论,知道电子轨道和能量的量子化。
原子核物理:了解核力、核能及其释放的能量,以及核反应方程的书写方式。
粒子物理:了解轻子与夸克的概念,理解粒子的分类和发现过程,以及标准模型。
激光技术:了解激光产生原理,掌握激光三大特性以及应用。
等离子体物理学:了解等离子体的基本概念,掌握等离子体在各种领域的应用。
此外,高考中还可能会涉及到量子力学初步、光的波粒二象性、不确定关系、物质波、原子核的结合能、比结合能等近代物理知识点。具体考察内容会根据不同地区和考纲要求有所变化,建议查阅当地高考大纲或历年真题以了解具体考察重点。
题目:一个电子以一定的速度进入匀强磁场中,电子在磁场中的运动轨迹如图所示。已知电子的质量为m,电荷量为e,磁感应强度为B。请回答下列问题:
(1)求电子在磁场中做圆周运动的轨道半径和周期;
(2)求电子在磁场中运动的时间;
(3)若电子在磁场中运动时,突然受到一个向上的恒力作用而向上加速,求电子向上加速后运动的最大速度和最大加速度。
【分析】
(1)电子在磁场中做匀速圆周运动,由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求解轨道半径和周期。
(2)根据圆周运动的周期和电子的初速度求解电子在磁场中运动的时间。
(3)电子向上加速后做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律求解最大速度和最大加速度。
【解答】
(1)设电子在磁场中做圆周运动的轨道半径为$r$,周期为$T$,根据牛顿第二定律得:$evB = m\frac{v^{2}}{r}$解得:$r = \frac{mv}{eB}$根据圆周运动的规律得:$T = \frac{2\pi r}{v} = \frac{2\pi m}{eB}$
(2)电子在磁场中运动的时间为:$t = \frac{T}{4}$
(3)电子向上加速后做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律得:$ma = F_{合}$其中$F_{合} = F - evB$解得:$a = \frac{F}{m}$当速度最大时,加速度为零,此时有:$v_{m} = at = \frac{F}{m}t = \frac{F}{m} \times \frac{T}{4}$解得:$v_{m} = \frac{F}{4eB}$加速度为:$a_{m} = \frac{F}{m}$
【说明】本题考查了近代物理中的带电粒子在磁场中的运动问题,涉及了洛伦兹力、牛顿第二定律、圆周运动等多个知识点,综合性较强,难度适中。解题的关键是正确分析电子的运动过程,选择合适的规律求解相关物理量。