復(fù)合場是指重力場、電場、磁場并存,或其中兩場并存。分布方式或同一區(qū)域同時存在,或分區(qū)域存在。
復(fù)合場是高中物理中力學(xué)、電磁學(xué)綜合問題的高度集中。既體現(xiàn)了運動情況反映受力情況、受力情況決定運動情況的思想,又能考查電磁學(xué)中的重點知識,因此,近年來這類題備受青睞。
通過上表可以看出,由于復(fù)合場的綜合性強,覆蓋考點較多,預(yù)計在2012年高考(微博)中仍是一個熱點。
復(fù)合場的出題方式:
復(fù)合場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(jié)合考查。
一、重力場、電場、磁場分區(qū)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、類平拋運動、圓周運動的基本公式及解決方式。
重力場:平拋運動
電 場:1.加速場: 動能定理2.偏轉(zhuǎn)場: 類平拋運動或動能定理
磁 場: 圓周運動
二、重力場、電場、磁場同區(qū)域存在(例如速度選擇器)
帶電粒子在復(fù)合場做什么運動取決于帶電粒子所受合力及初速度,因此,把帶電粒子的運動情況和受力情況結(jié)合起來分析是解決此類問題的關(guān)鍵。
(一)若帶電粒子在復(fù)合場中做勻速直線運動時應(yīng)根據(jù)平衡條件解題,例如速度選擇器。則有Eq=qVB
(二)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做圓周運動時,
則有Eq=mg qVB=mv2/R
(2009年天津10題)如圖所示,直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi),在水平的x軸下方存在勻強磁場和勻強電場,磁場的磁感應(yīng)為B,方向垂直xOy平面向里,電場線平行于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點水平向右拋出,經(jīng)x軸上的M點進入電場和磁場,恰能做勻速圓周運動,從x軸上的N點第一次離開電場和磁場,MN之間的距離為L,小球過M點時的速度方向與x軸的方向夾角為θ。不計空氣阻力,重力加速度為g,求
(1)電場強度E的大小和方向;
(2)小球從A點拋出時初速度v0的大?。?BR> (3)A點到x軸的高度h。
解析:本題考查平拋運動和帶電
小球在復(fù)合場中的運動。小球先做平拋再做圓周運動
(1)小球在電場、磁場中恰能做勻速圓周運動,說明電場力和重力平衡(恒力不能充當(dāng)圓周運動的向心力),有 Eq=mg 得 E=mg/q
重力的方向豎直向下,電場力方向只能向上,由于小球帶正電,所以電場強度方向豎直向上。
(2)小球做勻速圓周運動,O′為圓心,MN為弦長,O′為M點速度垂線與MN中垂線的交點。設(shè)半徑為R,由幾何關(guān)系知 L/2R=sinθ
小球做勻速圓周運動的向心力由洛侖茲力提供向心力,設(shè)小球做圓周運動的速率為v,有qVB=mV2 /R 由速度的合成與分解知
V0 /V=cosθ
得V0 =qBL/2mtanθ
(3)設(shè)小球到M點時的豎直分速度為Vy,它與水平分速度的關(guān)系為
Vy = V0 ×tanθ
由勻變速直線運動規(guī)律
V2 =2gh
得 h=q2 B2L2 /8gm2
(三)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做非勻變速曲線運動時,應(yīng)用動能定理或能量守恒解決
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