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高考物理复习:复合场这类题备受青睐

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来源:天津网-数字报刊     发布时间: 2012-05-11     浏览次数:37

内容摘要: 复合场是高中物理中力学、电磁学综合问题的高度集中。既体现了运动情况反映受力情况、受力情况决定运动情况的思想,又能考查电磁学中的重点知识,因此,近年来这类题备受高考青睐。

   复合场是指重力场、电场、磁场并存,或其中两场并存。分布方式或同一区域同时存在,或分区域存在。复合场是高中物理中力学、电磁学综合问题的高度集中。既体现了运动情况反映受力情况、受力情况决定运动情况的思想,又能考查电磁学中的重点知识,因此,近年来这类题备受高考青睐。

    复合场的出题方式:

    复合场可以图文形式直接出题,也可以与各种仪器(质谱仪,回旋加速器,速度选择器等)相结合考查。

    一、重力场、电场、磁场分区域存在(例如质谱仪,回旋加速器)

    此种出题方式要求熟练掌握平抛运动、类平抛运动、圆周运动的基本公式及解决方式。

    重力场:平抛运动

    电 场:1.加速场: 动能定理2.偏转场: 类平抛运动或动能定理

    磁 场: 圆周运动

    二、重力场、电场、磁场同区域存在(例如速度选择器)

    带电粒子在复合场做什么运动取决于带电粒子所受合力及初速度,因此,把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来分析是解决此类问题的关键。

   (一)若带电粒子在复合场中做匀速直线运动时应根据平衡条件解题,例如速度选择器。则有Eq=qVB

   (二)当带电粒子在复合场中做圆周运动时,

    则有Eq=mg qVB=mv2/R

   (2009年天津10题)如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为θ。不计空气阻力,重力加速度为g,求

    (1)电场强度E的大小和方向;

    (2)小球从A点抛出时初速度v0的大小;

    (3)A点到x轴的高度h。

    解析:本题考查平抛运动和带电

    小球在复合场中的运动。小球先做平抛再做圆周运动

   (1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动,说明电场力和重力平衡(恒力不能充当圆周运动的向心力),有 Eq=mg 得 E=mg/q

    重力的方向竖直向下,电场力方向只能向上,由于小球带正电,所以电场强度方向竖直向上。

   (2)小球做匀速圆周运动,O′为圆心,MN为弦长,O′为M点速度垂线与MN中垂线的交点。设半径为R,由几何关系知 L/2R=sinθ

    小球做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力提供向心力,设小球做圆周运动的速率为v,有qVB=mV2 /R 由速度的合成与分解知V0 /V=cosθ得V0 =qBL/2mtanθ

   (3)设小球到M点时的竖直分速度为Vy,它与水平分速度的关系为Vy = V0 ×tanθ 由匀变速直线运动规律V2 =2gh 得 h=q2 B2L2 /8gm2

   (三)当带电粒子在复合场中做非匀变速曲线运动时,应用动能定理或能量守恒解决。

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