- 高考物理磁場壓軸
高考物理磁場壓軸題通常會涉及到磁場的基本性質、帶電粒子在磁場中的運動以及磁場和電場的綜合等問題。具體來說,可能會考察以下內容:
1. 磁場的基本性質:包括磁場的概念、磁感應強度B的定義、磁場的方向、磁感線的概念等。
2. 帶電粒子在磁場中的運動:包括帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動,以及不同初始條件下的運動分析。可能會考察帶電粒子在磁場中的偏轉、入射、出射、反射等問題的分析。
3. 磁場和電場的綜合:可能會考察電場和磁場的復合場問題,以及帶電粒子在復合場中的運動等問題。
為了應對高考物理磁場壓軸題,建議考生加強對磁場基本概念和基本規律的理解,掌握帶電粒子在電磁場中的運動分析和處理方法,并加強解題方法和技巧的訓練,如特殊值法、等效法、圖像法等。同時,建議多做一些相關試題,積累經驗,提高解題能力。
相關例題:
題目:
在直角坐標系$xOy$中,一個矩形區域$ABCD$,其中A、B、C、D四點坐標分別為$(x_{A},y_{A})$、$(x_{B},y_{B})$、$(x_{C},y_{C})$、$(x_{D},y_{D})$,其中$x_{A} = 0$,$y_{A} = 0$。在矩形區域內存在勻強磁場,其方向垂直于紙面向里。已知磁感應強度B的大小為$B_{0}$,一個質量為m、電荷量為q的粒子從坐標原點$O$處沿$x$軸正方向射入磁場,不計粒子重力。
(1)求粒子從A點射出磁場時的速度方向與$x$軸正方向的夾角$\theta$;
(2)已知矩形區域的寬度為L,求粒子從D點射出磁場時的速度大小和方向;
(3)若在矩形區域內再增加一個平行于$x$軸的勻強電場,電場強度大小為E,方向與矩形區域平行。已知粒子從C點射入電場后,從B點射出電場,求該電場的寬度$d$。
解答:
(1)粒子在磁場中做勻速圓周運動,由洛倫茲力提供向心力,根據牛頓第二定律和圓周運動規律,有:
qvB = m\frac{v^{2}}{r}
r = \frac{mv}{qB}
粒子在磁場中運動的周期為:T = \frac{2\pi m}{qB}
粒子從A點射出磁場時,其速度方向與$x$軸正方向的夾角為:\theta = arc tan(\frac{y_{A}}{x_{B}})
(2)粒子從D點射出磁場時,其速度方向與$x$軸正方向的夾角為:\theta^{\prime} = arc tan(\frac{y_{D}}{L - x_{D}})
粒子在磁場中做圓周運動的半徑為:r^{\prime} = \frac{mv^{\prime}}{qB}
由幾何關系可知:r^{\prime} = \frac{L}{2} + \frac{y_{D}}{2} - \frac{x_{D}}{2}
聯立以上各式可得:v^{\prime} = \frac{qBL}{m}\tan{\theta^{\prime} + \frac{qBL}{m}\tan{\theta - \frac{qBL}{m}}}
(3)粒子從C點射入電場后,從B點射出電場時,其運動軌跡的圓心角為:\alpha = arc tan(\frac{y_{B}}{L - x_{B}}) - arc tan(\frac{y_{C}}{L - x_{C}})
粒子在電場中做類平拋運動,水平方向上做勻速直線運動,豎直方向上做勻加速直線運動,根據運動學規律可知:
\frac{L - x_{C}}{t^{2}} = \frac{L - x_{B}}{v^{\prime}t} = \frac{1}{2}at^{2}
聯立以上各式可得:t = \sqrt{\frac{L(L - x_{C})}{L - x_{B} + x_{C}}}
電場的寬度為:d = vt + x_{C} = \sqrt{\frac{L(L - x_{C})}{L - x_{B} + x_{C}}} \times \sqrt{\frac{qBL}{mE}} + x_{C}
答案:角度$\theta^{\prime}$為$\tan\theta^{\prime}$加上$\tan\theta - \tan\theta^{\prime}$;電場的寬度為$\sqrt{\frac{L(L - x_{C})}{L - x_{B} + x_{C}}} \times \sqrt{\frac{qBL}{mE}} + x_{C}$。
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