- 高考的物理复合场
高考中物理复合场包括有重力场、电场和磁场三种场。
复合场中常常涉及到带电粒子的受力情况,电场力、重力、磁场力可以同时存在,且常常做为求解的三个方向。
在复合场中,常常涉及到粒子在磁场中的运动,如带电粒子在复合场中的运动,常常分为匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、圆周运动等。
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相关例题:
1. 粒子在磁场中做何种运动?求出粒子的运动周期 T。
2. 求出粒子在电场中做什么运动?求出粒子的加速度大小 a。
3. 求出粒子在磁场和电场中运动的轨迹半径 r 和运动时间 t 的关系式。
分析:
1. 粒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可求得运动周期 T。
2. 粒子在电场中做类平抛运动,由牛顿第二定律和运动学公式可求得加速度大小 a 和运动时间 t2。
解答:
1. 粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,则有:
qv0B = mv²/r
解得:r = mv0B/q
由于粒子做匀速圆周运动,故其运动周期为:
T = 2πr/v0 = 2πm/qB
2. 粒子在电场中做类平抛运动,由牛顿第二定律可得:
Eq = ma
解得:a = Eq/m
由于粒子在电场中做类平抛运动,故其水平方向上做匀速直线运动,其运动时间为:
t2 = L/v0
其中 L 为粒子在电场中的位移。
由于粒子在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动,故其竖直方向上的位移为:
h = 1/2at² = Eq²t²/(2m)
其中 t 为粒子在电场中的运动时间。
联立以上各式可得:Eq = m(t²-t1²)
所以粒子的运动时间 t = t1 + sqrt(t1² - Eq²/(2m))
3. 粒子的轨迹半径 r = mv0B/q 与时间 t 的关系式为:r = v0t + r0
其中 r0 为粒子在磁场中运动的轨迹半径。
总结:本题主要考查了复合场中的运动分析,需要掌握洛伦兹力和电场力的性质,能够运用牛顿第二定律和运动学公式进行求解。
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