高考物理选修的内容包括选修2-2、选修2-3、选修3-1(电学)、选修3-2(电磁感应和光学)等。
题目:一个边长为L的正方形区域内,存在一个宽度为d的匀强磁场,其边界与正方形的边平行。已知磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里。正方形区域内有一个质量为m、电量为q的粒子,从正方形的顶点A处以速度v0射入磁场。
(1)求粒子从何处射出磁场?
(2)如果粒子从顶点B处射入磁场,求粒子在磁场中运动的时间。
【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求解粒子从何处射出磁场。
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,由几何关系求出圆心角,再根据时间公式求解时间。
【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:$qv_{0}B = m\frac{v_{0}^{2}}{R}$,解得:$R = \frac{mv_{0}}{qB}$粒子在圆形磁场区域做匀速圆周运动,当粒子射出正方形的右边界时,有:$R + d = \sqrt{L^{2} + d^{2}}$解得:$R = \frac{mv_{0}}{qB} - d$所以粒子从右边界射出磁场。
(2)当粒子从顶点B处射入磁场时,粒子在圆形磁场区域做匀速圆周运动的半径为:$r = R - d$粒子在圆形磁场区域做圆周运动的周期为:$T = \frac{2\pi m}{qB}$粒子在磁场中运动的时间为:$t = \frac{T}{4}$
【说明】本题考查了带电粒子在匀强磁场中的运动问题,关键要掌握带电粒子在磁场中的受力特点,以及会根据半径和周期求解时间。
以上是一个高考物理选修的例题,通过分析问题和解答过程,可以帮助你理解如何应用物理知识解决问题。希望这个例子对你有所帮助!