高考物理复合场包括以下几种:
1. 磁场与重力场:磁场和重力场是复合场中常见的类型。其中,磁场通常由匀强磁场和环形电流产生,而重力场则由地球引力场产生。
2. 磁场与电场:复合场中也可能同时存在磁场和电场,例如在带电粒子在磁场中运动时,如果运动方向与磁场方向不在一条直线上,就会受到洛伦兹力,从而形成电场。
3. 复合场和重力场中的其他力:除了磁场和重力场之外,还可能存在其他力,如空气阻尼力等。
此外,复合场问题通常涉及带电粒子的运动,可能包括匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、圆周运动等。解决这类问题需要掌握动力学、运动学、电学和磁学等多个领域的知识。
总之,高考物理复合场包括磁场与重力场、磁场与电场、复合场和重力场中的其他力等类型,可能涉及带电粒子的多种运动形式,需要综合运用多个领域的知识来解决。
题目:一个质量为 m 的带电粒子在电场强度为 E、磁感应强度为 B 的复合场中运动,粒子重力忽略不计。已知粒子在运动过程中打在一块板上,并留下一条长度为 d 的痕迹,求:
(1)该粒子的轨迹可能是怎样的曲线?
(2)求出粒子的运动轨迹方程,并说明粒子的运动性质(加速、匀速或减速)。
(3)若粒子打在板上的位置到痕迹的最近距离为 d/2,求粒子进入磁场时的速度大小和方向。
解答:
(1)该粒子的轨迹可能是抛物线或圆弧。
(2)粒子的运动轨迹方程为 y = - BEdx/B^2v^2,其中 v 是粒子进入磁场时的速度大小。粒子做匀速圆周运动,半径为 r = mv/qB。由于轨迹是抛物线,所以粒子在电场中做加速运动,加速度为 a = qE/m。
(3)若粒子打在板上的位置到痕迹的最近距离为 d/2,则粒子在电场中做匀加速运动的时间为 t = (d/2)/v_0,其中 v_0 是粒子进入磁场时的速度大小。根据牛顿第二定律和运动学公式可得:qEt = mv_0^2 - mv^2,其中 v 是粒子打在板上的速度大小。联立以上两式可得:v_0 = (qE + B^2d/2mv)v/B^2v^2 + mv_0^2 = (qE + B^2d/2mv)t + mv_0^2/B^2v^2 = (qE + B^2d/mv)d/v + v_0^2/v。由于粒子的轨迹是抛物线,所以粒子进入磁场时的速度方向与水平方向成 θ 角,tanθ = Bd/mv_0。
答案:(1)抛物线或圆弧
(2)y = - BEdx/B^2v^2,做匀速圆周运动,加速度为 a = qE/m
(3)速度大小为 v_0 = (qE + B^2d/mv)v/B^2v^2 + mv_0^2 = (qE + B^2d/mv)d/v + v_0^2/v,方向与水平方向成 θ 角,tanθ = Bd/mv_0。