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高考物理輔助習題必考點(diǎn)
復合場(chǎng)是指重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)并存,或其中兩場(chǎng)并存。分布方式或同一區域同時(shí)存在,或分區域存在。
復合場(chǎng)是高中物理中力學(xué)、電磁學(xué)綜合問(wèn)題的高度集中。既體現了運動(dòng)情況反映受力情況、受力情況決定運動(dòng)情況的思想,又能考查電磁學(xué)中的重點(diǎn)知識,因此,近年來(lái)這類(lèi)題備受青睞。
通過(guò)上表可以看出,由于復合場(chǎng)的綜合性強,覆蓋考點(diǎn)較多,預計在2012年高考中仍是一個(gè)熱點(diǎn)。
復合場(chǎng)的出題方式:
復合場(chǎng)可以圖文形式直接出題,也可以與各種儀器(質(zhì)譜儀,回旋加速器,速度選擇器等)相結合考查。
一、重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)分區域存在(例如質(zhì)譜儀,回旋加速器)
此種出題方式要求熟練掌握平拋運動(dòng)、類(lèi)平拋運動(dòng)、圓周運動(dòng)的基本公式及解決方式。
重力場(chǎng):平拋運動(dòng)
電 場(chǎng):1.加速場(chǎng): 動(dòng)能定理2.偏轉場(chǎng): 類(lèi)平拋運動(dòng)或動(dòng)能定理
磁 場(chǎng): 圓周運動(dòng)
二、重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)同區域存在(例如速度選擇器)
帶電粒子在復合場(chǎng)做什么運動(dòng)取決于帶電粒子所受合力及初速度,因此,把帶電粒子的運動(dòng)情況和受力情況結合起來(lái)分析是解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵。
。ㄒ唬┤魩щ娏W釉趶秃蠄(chǎng)中做勻速直線(xiàn)運動(dòng)時(shí)應根據平衡條件解題,例如速度選擇器。則有Eq=qVB
。ǘ┊攷щ娏W釉趶秃蠄(chǎng)中做圓周運動(dòng)時(shí),
則有Eq=mg qVB=mv2/R
。2009年天津10題)如圖所示,直角坐標系xOy位于豎直平面內,在水平的x軸下方存在勻強磁場(chǎng)和勻強電場(chǎng),磁場(chǎng)的磁感應為B,方向垂直xOy平面向里,電場(chǎng)線(xiàn)平行于y軸。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球,從y軸上的A點(diǎn)水平向右拋出,經(jīng)x軸上的M點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)和磁場(chǎng),恰能做勻速圓周運動(dòng),從x軸上的N點(diǎn)第一次離開(kāi)電場(chǎng)和磁場(chǎng),MN之間的距離為L(cháng),小球過(guò)M點(diǎn)時(shí)的速度方向與x軸的方向夾角為θ。不計空氣阻力,重力加速度為g,求
(1)電場(chǎng)強度E的大小和方向;
(2)小球從A點(diǎn)拋出時(shí)初速度v0的大;
(3)A點(diǎn)到x軸的高度h。
解析:本題考查平拋運動(dòng)和帶電
小球在復合場(chǎng)中的運動(dòng)。小球先做平拋再做圓周運動(dòng)
。1)小球在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中恰能做勻速圓周運動(dòng),說(shuō)明電場(chǎng)力和重力平衡(恒力不能充當圓周運動(dòng)的向心力),有 Eq=mg 得 E=mg/q
重力的方向豎直向下,電場(chǎng)力方向只能向上,由于小球帶正電,所以電場(chǎng)強度方向豎直向上。
。2)小球做勻速圓周運動(dòng),O′為圓心,MN為弦長(cháng),O′為M點(diǎn)速度垂線(xiàn)與MN中垂線(xiàn)的交點(diǎn)。設半徑為R,由幾何關(guān)系知 L/2R=sinθ
小球做勻速圓周運動(dòng)的向心力由洛侖茲力提供向心力,設小球做圓周運動(dòng)的速率為v,有qVB=mV2 /R 由速度的合成與分解知
V0 /V=cosθ
得V0 =qBL/2mtanθ
。3)設小球到M點(diǎn)時(shí)的豎直分速度為Vy,它與水平分速度的關(guān)系為
Vy = V0 ×tanθ
由勻變速直線(xiàn)運動(dòng)規律
V2 =2gh
得 h=q2 B2L2 /8gm2
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