高考物理电场公式如下:
1. 电场力:F=qE
2. 电场强度:E=kQ/r^2
3. 电势差:Uab=φa-φb
4. 电势能:Epa=qφa
5. 电容的定义式:C=Q/U
6. 带电粒子在匀强电场中的运动:
(1)动能定理:W=ΔEk
(2)电势差和电场力做功与移动电荷量的关系:Wab=qUab=ΔEq
(3)类平抛运动:tanθ=at/v0,t=Ls/v0tanθ,水平方向:L=v0t,竖直方向:a=qE/m,v0^2=2aL
以上就是高考物理电场部分的主要公式,供您参考。
题目:一个带电粒子在电场中的运动。
已知:
电场强度E = 100V/m
带电粒子质量m = 1g
带电粒子电量q = 2C
带电粒子初速度v0 = 0
求:
带电粒子在电场中的运动轨迹。
解:
根据电场力公式 F = qE,带电粒子受到的电场力为:
F = qE = 2 × 100N = 200N
根据牛顿第二定律,带电粒子的加速度为:
a = F/m = 200/1g = 20m/s^2
由于带电粒子在电场中做曲线运动,因此需要使用运动的合成与分解的知识。将带电粒子的运动分解为沿电场线方向的匀加速直线运动和垂直于电场线方向的匀速直线运动。
沿电场线方向的加速度为a' = a = 20m/s^2,根据匀加速直线运动的公式,可得到沿电场线方向上的位移为:
x = a't^2/2 = 20t^2/2m
垂直于电场线方向的位移为y = vt,其中v为粒子在垂直于电场线方向上的速度。
由于粒子在电场中做曲线运动,因此需要使用向心力的公式来求解粒子在垂直于电场线方向上的速度。根据向心力公式 F向 = mω^2r,可得到粒子在垂直于电场线方向上的角速度为:
ω = sqrt(F向/mr) = sqrt(qE/m)
将上述公式带入垂直于电场线方向的位移公式中,可得到:
y = sqrt(qE/m)t vt = sqrt(qEt^3)
将上述两个位移公式结合,可得到粒子在电场中的运动轨迹方程为:
x = a't^2/2 + sqrt(qEt^3)
y = vt - sqrt(qEt^3)
根据以上方程,可以画出粒子的运动轨迹图。由于题目中未给出时间t的具体值,因此需要使用初始条件来求解时间t的值。根据初始条件,可以列出方程组:x(t=0) = 0,y(t=0) = 0,带入上述方程组中,可得到t的解为t = sqrt(m/qE)。此时,粒子的运动轨迹方程为:x = mE/(qE)^3 t^3 - sqrt(mE/(qE)^3 t^3),其中t = sqrt(m/qE)。根据该方程,可以画出粒子的运动轨迹图。