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高中物理带电粒子在磁场中的运动常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析

高中物理带电粒子在磁场中的运动常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析
高中物理带电粒子在磁场中的运动常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析

高中物理带电粒子在磁场中的运动常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解

一、带电粒子在磁场中的运动专项训练

1.如图所示,两条竖直长虚线所夹的区域被线段MN 分为上、下两部分,上部分的电场方向竖直向上,下部分的电场方向竖直向下,两电场均为匀强电场且电场强度大小相同。挡板PQ 垂直MN 放置,挡板的中点置于N 点。在挡板的右侧区域存在垂直纸面向外的匀强磁场。在左侧虚线上紧靠M 的上方取点A

,一比荷

q

m

=5×105C/kg 的带正电粒子,从A 点以v 0=2×103m/s 的速度沿平行MN 方向射入电场,该粒子恰好从P 点离开电场,经过磁场的作用后恰好从Q 点回到电场。已知MN 、PQ 的长度均为L=0.5m ,不考虑重力对带电粒子的影响,不考虑相对论效应。

(1)求电场强度E 的大小; (2)求磁感应强度B 的大小;

(3)在左侧虚线上M 点的下方取一点C ,且CM=0.5m ,带负电的粒子从C 点沿平行MN 方向射入电场,该带负电粒子与上述带正电粒子除电性相反外其他都相同。若两带电粒子经过磁场后同时分别运动到Q 点和P 点,求两带电粒子在A 、C 两点射入电场的时间差。 【答案】(1) 16/N C (2) 21.610T -? (3) 43.910s -? 【解析】 【详解】

(1)带正电的粒子在电场中做类平抛运动,有:L=v 0t

2

122L qE t m = 解得E=16N/C

(2)设带正电的粒子从P 点射出电场时与虚线的夹角为θ,则:0

tan v qE t m

θ=

可得θ=450粒子射入磁场时的速度大小为2v 0

粒子在磁场中做匀速圆周运动:2

v qvB m r

=

由几何关系可知22

r L =

解得B=1.6×10-2T

(3)两带电粒子在电场中都做类平抛运动,运动时间相同;两带电粒子在磁场中都做匀速圆周运动,带正电的粒子转过的圆心角为

32π

,带负电的粒子转过的圆心角为2

π;两带电粒子在AC 两点进入电场的时间差就是两粒子在磁场中的时间差; 若带电粒子能在匀强磁场中做完整的圆周运动,则其运动一周的时间22r m

T v qB

ππ=

=; 带正电的粒子在磁场中运动的时间为:413

5.910s 4t T -=

=?; 带负电的粒子在磁场中运动的时间为:4

21 2.010s 4

t T -==?

带电粒子在AC 两点射入电场的时间差为4

12 3.910t t t s -?=-=?

2.欧洲大型强子对撞机是现在世界上最大、能量最高的粒子加速器,是一种将质子加速对撞的高能物理设备,其原理可简化如下:两束横截面积极小,长度为l -0质子束以初速度v 0同时从左、右两侧入口射入加速电场,出来后经过相同的一段距离射入垂直纸面的圆形匀强磁场区域并被偏转,最后两质子束发生相碰。已知质子质量为m ,电量为e ;加速极板AB 、A′B′间电压均为U 0,且满足eU 0=

3

2

mv 02。两磁场磁感应强度相同,半径均为R ,圆心O 、O′在质子束的入射方向上,其连线与质子入射方向垂直且距离为H=7

2

R ;整个装置处于真空中,忽略粒子间的相互作用及相对论效应。

(1)试求质子束经过加速电场加速后(未进入磁场)的速度ν和磁场磁感应强度B ;

(2)如果某次实验时将磁场O 的圆心往上移了2

R

,其余条件均不变,质子束能在OO′ 连线的某位置相碰,求质子束原来的长度l 0应该满足的条件。

【答案】(1) 02v v =;02mv B eR =(2) 0336

12

l π+≥ 【解析】 【详解】

解:(1)对于单个质子进入加速电场后,则有:22

0011eU mv mv 22

=- 又:2

003eU mv 2

=

解得:0v 2v =;

根据对称,两束质子会相遇于OO '的中点P ,粒子束由CO 方向射入,根据几何关系可知必定沿OP 方向射出,出射点为D ,过C 、D 点作速度的垂线相交于K ,则K ,则K 点即为轨迹的圆心,如图所示,并可知轨迹半径r=R

根据洛伦磁力提供向心力有:2

v evB m r

=

可得磁场磁感应强度:0

2mv B eR

=

(2)磁场O

的圆心上移了

R

2

,则两束质子的轨迹将不再对称,但是粒子在磁场中运达半径认为R ,对于上方粒子,将不是想着圆心射入,而是从F 点射入磁场,如图所示,E 点是原来C 点位置,连OF 、OD ,并作FK 平行且等于OD ,连KD ,由于OD=OF=FK ,故平行四边形ODKF 为菱形,即KD=KF=R ,故粒子束仍然会从D 点射出,但方向并不沿OD 方向,K 为粒子束的圆心

由于磁场上移了R 2,故sin ∠COF=R

2R

=12,∠COF=π6,∠DOF=∠FKD=π

3

对于下方的粒子,没有任何改变,故两束粒子若相遇,则只可能相遇在D 点,

下方粒子到达C 后最先到达D 点的粒子所需时间为00

(2)

(4)2

224R

R H R R t v v π

π++

-+'==

而上方粒子最后一个到达E 点的试卷比下方粒子中第一个达到C 的时间滞后0

l Δt t = 上方最后的一个粒子从E 点到达D 点所需时间为

()0

00π1

R Rsin 2πR 62π3336t R 2v 2v -+-=

+=

要使两质子束相碰,其运动时间满足t t t '≤+? 联立解得0π336

l ++≥

3.如图所示,在xOy 坐标系中,第Ⅰ、Ⅱ象限内无电场和磁场。第Ⅳ象限内(含坐标轴)有垂直坐标平面向里的匀强磁场,第Ⅲ象限内有沿x 轴正向、电场强度大小为E 的匀强磁场。一质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子,从x 轴上的P 点以大小为v 0的速度垂直射入

电场,不计粒子重力和空气阻力,P 、O

两点间的距离为

20

2mv qE

(1)求粒子进入磁场时的速度大小v 以及进入磁场时到原点的距离x ;

(2)若粒子由第Ⅳ象限的磁场直接回到第Ⅲ象限的电场中,求磁场磁感应强度的大小需要满足的条件。

【答案】(102v ;20mv qE (2)0

(21)E

B v ≥

【解析】 【详解】

(1)由动能定理有:2

22

0011222

mv qE mv mv qE ?

=- 解得:v 2v 0

设此时粒子的速度方向与y 轴负方向夹角为θ,则有cosθ=02

2

v v =

解得:θ=45° 根据tan 21x

y

θ=?

=,所以粒子进入磁场时位置到坐标原点的距离为PO 两点距离的两倍,故20

mv x qE

=

(2)要使粒子由第Ⅳ象限的磁场直接回到第Ⅲ象限的电场中,其临界条件是粒子的轨迹与x 轴相切,如图所示,由几何关系有:

s=R+R sinθ

又:

2

v qvB m

R

=

解得:

(21)E

B

v

+

=

(21)E

B

v

+

4.如图所示,在xOy平面内,以O′(0,R)为圆心,R为半径的圆内有垂直平面向外的匀强磁场,x轴下方有垂直平面向里的匀强磁场,两区域磁感应强度大小相等.第四象限有一与x轴成45°角倾斜放置的挡板PQ,P,Q两点在坐标轴上,且O,P两点间的距离大于

2R,在圆形磁场的左侧0

(1)磁场的磁感应强度B的大小;

(2)挡板端点P的坐标;

(3)挡板上被粒子打中的区域长度.

【答案】(1)

mv

qR

(2)(21),0

R

??

??

21042

R

+-

【解析】

【分析】

【详解】

(1)设一粒子自磁场边界A点进入磁场,该粒子由O点射出圆形磁场,轨迹如图甲所示,过A点做速度的垂线长度为r,C为该轨迹圆的圆心.连接AOˊ、CO,可证得ACOOˊ为菱形,根据图中几何关系可知:粒子在圆形磁场中的轨道半径r=R,

由2

v qvB m r

=

得:mv B qR

=

(2)有一半粒子打到挡板上需满足从O 点射出的沿x 轴负方向的粒子、沿y 轴负方向的粒子轨迹刚好与挡板相切,如图乙所示,过圆心D 做挡板的垂线交于E 点

2DP R =(21)OP R =+

P 点的坐标为((21)R +,0 )

(3)设打到挡板最左侧的粒子打在挡板上的F 点,如图丙所示,OF =2R ①

过O 点做挡板的垂线交于G 点,

22(21)(1OG R R ==+② 225-22=

2

FG OF OG R

=-③

2

2

EG R

④ 挡板上被粒子打中的区域长度l =FE =

2R +5-222R =2+10-42R ⑤

5.如图所示,一匀强磁场磁感应强度为B ;方向向里,其边界是半径为R 的圆,AB 为圆的一直径.在A 点有一粒子源向圆平面内的各个方向发射质量m 、电量-q 的粒子,粒子重力不计.

(1)有一带电粒子以的速度垂直磁场进入圆形区域,恰从B 点射出.求此粒子在磁

场中运动的时间.

(2)若磁场的边界是绝缘弹性边界(粒子与边界碰撞后将以原速率反弹),某粒子沿半径方向射入磁场,经过2次碰撞后回到A 点,则该粒子的速度为多大?

(3)若R =3cm 、B =0.2T ,在A 点的粒子源向圆平面内的各个方向发射速度均为3×105m /s 、比荷为108C /kg 的粒子.试用阴影图画出粒子在磁场中能到达的区域,并求出该区域的面积(结果保留2位有效数字). 【答案】(1) (2)

(3)

【解析】 【分析】

(1)根据洛伦兹力提供向心力,求出粒子的半径,通过几何关系得出圆弧所对应的圆心角,根据周期公式,结合t=

T 求出粒子在磁场中运动的时间.

(2)粒子径向射入磁场,必定径向反弹,作出粒子的轨迹图,通过几何关系求出粒子的半径,从而通过半径公式求出粒子的速度.

(3)根据粒子的半径公式求出粒子的轨道半径,作出粒子轨迹所能到达的部分,根据几何关系求出面积. 【详解】 (1)由

得r 1=2R

粒子的运动轨迹如图所示,则α= 因为周期

运动时间.

(2)粒子运动情况如图所示,β=.

r2=R tanβ=R

由得

(3)粒子的轨道半径r3==1.5cm

粒子到达的区域为图中的阴影部分

区域面积为S=πr32+2×π(2r3)2?r32=9.0×10-4m2

【点睛】

本题考查了带电粒子在磁场中的运动问题,需掌握粒子的半径公式和周期公式,并能画出粒子运动的轨迹图,结合几何关系求解.该题对数学几何能力要求较高,需加强这方面的训练.

6.如图所示,在长度足够长、宽度d=5cm的区域MNPQ内,有垂直纸面向里的水平匀强磁场,磁感应强度B=0.33T.水平边界MN上方存在范围足够大的竖直向上的匀强电场,电场强度E=200N/C.现有大量质量m=6.6×10﹣27kg、电荷量q=3.2×10﹣19C的带负电的粒子,同时从边界PQ上的O点沿纸面向各个方向射入磁场,射入时的速度大小均为

V=1.6×106m/s,不计粒子的重力和粒子间的相互作用.求:

(1)求带电粒子在磁场中运动的半径r ;

(2)求与x 轴负方向成60°角射入的粒子在电场中运动的时间t ;

(3)当从MN 边界上最左边射出的粒子离开磁场时,求仍在磁场中的粒子的初速度方向与x 轴正方向的夹角范围,并写出此时这些粒子所在位置构成的图形的曲线方程. 【答案】(1)r=0.1m (2)43.310t s -=? (3)3060~ 曲线方程为

222x y R +=(3

0.1,

0.1R m m x m =≤≤) 【解析】 【分析】 【详解】

(1)洛伦兹力充当向心力,根据牛顿第二定律可得2

v qvB m r

=,解得0.1r m =

(2)粒子的运动轨迹如图甲所示,由几何关系可知,在磁场中运动的圆心角为30°,粒子平行于场强方向进入电场,

粒子在电场中运动的加速度qE a m

= 粒子在电场中运动的时间2v t a

= 解得43.310t s -=?

(3)如图乙所示,由几何关系可知,从MN 边界上最左边射出的粒子在磁场中运动的圆心角为60°,圆心角小于60°的粒子已经从磁场中射出,此时刻仍在磁场中的粒子运动轨迹的圆心角均为60°,

则仍在磁场中的粒子的初速度方向与x 轴正方向的夹角范围为30°~60° 所有粒子此时分别在以O 点为圆心,弦长0.1m 为半径的圆周上,

曲线方程为2

2

x y R += 3

0.10.1R m x m ??=≤≤ ? ???

【点睛】

带电粒子在组合场中的运动问题,首先要运用动力学方法分析清楚粒子的运动情况,再选择合适方法处理.对于匀变速曲线运动,常常运用运动的分解法,将其分解为两个直线的合成,由牛顿第二定律和运动学公式结合求解;对于磁场中圆周运动,要正确画出轨迹,由几何知识求解半径

7.如图所示,半径r =0.06m 的半圆形无场区的圆心在坐标原点O 处,半径R =0.1m ,磁感应强度大小B =0.075T 的圆形有界磁场区的圆心坐标为(0,0.08m ),平行金属板MN 的极板长L =0.3m 、间距d =0.1m ,极板间所加电压U =6.4x102V ,其中N 极板收集到的粒子全部中和吸收.一位于O 处的粒子源向第一、二象限均匀地发射速度为v 的带正电粒子,经圆形磁场偏转后,从第一象限出射的粒子速度方向均沿x 轴正方向,已知粒子在磁场中的运动半径R 0=0.08m

,若粒子重力不计、比荷q

m

=108C/kg 、不计粒子间的相互作用力及电场的边缘效应.sin53°=0.8,cos53°=0.6. (1)求粒子的发射速度v 的大小;

(2)若粒子在O 点入射方向与x 轴负方向夹角为37°,求它打出磁场时的坐标: (3)N 板收集到的粒子占所有发射粒子的比例η.

【答案】(1)6×105m/s ;(2)(0,0.18m );(3)29% 【解析】 【详解】

(1)由洛伦兹力充当向心力,即qvB =m 2

v R

可得:v =6×105m/s ;

(2)若粒子在O 点入射方向与x 轴负方向夹角为37°,作出速度方向的垂线与y 轴交于一

点Q,根据几何关系可得PQ=

0.06

37

cos

=0.08m,即Q为轨迹圆心的位置;

Q到圆上y轴最高点的距离为0.18m-

0.06

37

sin

=0.08m,故粒子刚好从圆上y轴最高点离开;

故它打出磁场时的坐标为(0,0.18m);

(3)如上图所示,令恰能从下极板右端出射的粒子坐标为y,由带电粒子在电场中偏转的规律得:

y=1

2

at2…①

a=qE

m

=

qU

md

…②

t=L

v …③

由①②③解得:y=0.08m

设此粒子射入时与x轴的夹角为α,则由几何知识得:y=r sinα+R0-R0cosα

可知tanα=4

3

,即α=53°

比例η=53

180

×100%=29%

8.平面直角坐标系的第一象限和第四象限内均存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小分别为2B和B(B的大小未知),第二象限和第三象限内存在沿﹣y方向的匀强电场,x轴上有一点P,其坐标为(L,0)。现使一个电量大小为q、质量为m的带正电粒子从坐标(﹣2a,a)处以沿+x方向的初速度v0出发,该粒子恰好能经原点进入y轴右侧并在随后经过了点P,不计粒子的重力。

(1)求粒子经过原点时的速度;

(2)求磁感应强度B 的所有可能取值

(3)求粒子从出发直至到达P 点经历时间的所有可能取值。

【答案】(1

v 0,方向:与x 轴正方向夹45°斜向下; (2)磁感应强度B 的所有可能取值:0

nmv B qL

=

n =1、2、3……; (3)粒子从出发直至到达P 点经历时间的所有可能取值:023(1)24a m m t k k v qB qB

ππ=++- k =1、2、3……或02324a m m

t n n v qB qB

ππ=++ n =1、2、3……。 【解析】 【详解】

(1)粒子在电场中做类平抛运动,水平方向:2a =v 0t , 竖直方向:2

y v a t =

解得:v y =v 0,tan θ=

y v v =1,θ=45°,

粒子穿过O

点时的速度:0v ==;

(2)粒子在第四象限内做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:

2

v qvB m r

= ,

粒子能过P 点,由几何知识得:L =nr cos45° n =1、2、3……, 解得:0

nmv B qL

=

n =1、2、3……; (3)设粒子在第二象限运动时间为t 1,则:t 1=0

2a

v ;

粒子在第四、第一象限内做圆周运动的周期:12m T qB π=

,2m

T qB

π=, 粒子在下方磁场区域的运动轨迹为1/4圆弧,在上方磁场区域的运动轨迹为3/4圆弧, 若粒子经下方磁场直接到达P 点,则粒子在磁场中的运动时间:t 2=

1

4

T 1, 若粒子经过下方磁场与上方磁场到达P 点,粒子在磁场中的运动时间:t 2=1

4T 1+34

T 2, 若粒子两次经过下方磁场一次经过上方磁场到达P 点:t 2=2×

1

4T 1+34T 2, 若粒子两次经过下方磁场、两次经过上方磁场到达P 点:t 2=2×1

4T 1+2×34

T 2, …………

则23(1)24m

m

t k

k qB

qB

ππ=+- k =1、2、3 (2324)

m

t n

n

qB qB

ππ=+ n =1、2、3…… 粒子从出发到P 点经过的时间:t =t 1+t 2, 解得:023(1)24a m m t k k v qB qB

ππ=++- k =1、2、3…… 或02324a m m t n n v qB qB

ππ=

++ n =1、2、3……;

9.如图:竖直面内固定的绝缘轨道abc ,由半径R =3 m 的光滑圆弧段bc 与长l =1.5 m 的粗糙水平段ab 在b 点相切而构成,O 点是圆弧段的圆心,Oc 与Ob 的夹角θ=37°;过f 点的竖直虚线左侧有方向竖直向上、场强大小E =10 N/C 的匀强电场,Ocb 的外侧有一长度足够长、宽度d =1.6 m 的矩形区域efgh ,ef 与Oc 交于c 点,ecf 与水平向右的方向所成的夹角为β(53°≤β≤147°),矩形区域内有方向水平向里的匀强磁场.质量m 2=3×10-3 kg 、电荷量q =3×l0-3 C 的带正电小物体Q 静止在圆弧轨道上b 点,质量m 1=1.5×10-3 kg 的不带电小物体P 从轨道右端a 以v 0=8 m/s 的水平速度向左运动,P 、Q 碰撞时间极短,碰后P 以1 m/s 的速度水平向右弹回.已知P 与ab 间的动摩擦因数μ=0.5,A 、B 均可视为质点,Q 的电荷量始终不变,忽略空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度大小g =10 m/s 2.求:

(1)碰后瞬间,圆弧轨道对物体Q 的弹力大小F N ;

(2)当β=53°时,物体Q 刚好不从gh 边穿出磁场,求区域efgh 内所加磁场的磁感应强度大小B 1;

(3)当区域efgh 内所加磁场的磁感应强度为B 2=2T 时,要让物体Q 从gh 边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长,求此最长时间t 及对应的β值.

【答案】(1)2

4.610N F N -=? (2)1 1.25B T = (3)127s 360

t π

=

,001290143ββ==和 【解析】 【详解】

解:(1)设P 碰撞前后的速度分别为1v 和1v ',Q 碰后的速度为2v 从a 到b ,对P ,由动能定理得:221011111

-22

m gl m v m v μ=- 解得:17m/s v =

碰撞过程中,对P ,Q 系统:由动量守恒定律:111122m v m v m v '

=+

取向左为正方向,由题意11m/s v =-', 解得:24m/s v =

b 点:对Q ,由牛顿第二定律得:2

222N v F m g m R

-=

解得:2

4.610N N F -=?

(2)设Q 在c 点的速度为c v ,在b 到c 点,由机械能守恒定律:

22222211

(1cos )22

c m gR m v m v θ-+=

解得:2m/s c v =

进入磁场后:Q 所受电场力2

2310N F qE m g -==?= ,Q 在磁场做匀速率圆周运动

由牛顿第二定律得:2

211

c c m v qv B r =

Q 刚好不从gh 边穿出磁场,由几何关系:1 1.6m r d == 解得:1 1.25T B = (3)当所加磁场22T B =,222

1m c

m v r qB =

= 要让Q 从gh 边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长,则Q 在磁场中运动轨迹对应的圆心角最大,则当gh 边或ef 边与圆轨迹相切,轨迹如图所示:

设最大圆心角为α,由几何关系得:2

2

cos(180)d r

r α-?-= 解得:127α=? 运动周期:2

2

2m T qB π=

则Q 在磁场中运动的最长时间:222127127?s 360360360

m t T qB πα

π

=

=

=?

此时对应的β角:190β=?和2143β=?

10.如图所示,空间存在方向垂直于xOy 平面向里的匀强磁场,在0d 的区域Ⅱ内的磁感应强度大小为2B .一个质量为m 、电荷量为-q 的粒子以速度

qBd

m

从O 点沿y 轴正方向射入区域Ⅰ.不计粒子重力.

(1) 求粒子在区域Ⅰ中运动的轨道半径: (2) 若粒子射入区域Ⅰ时的速度为2qBd

v m

= ,求粒子打在x 轴上的位置坐标,并求出此过程中带电粒子运动的时间;

(3) 若此粒子射入区域Ⅰ的速度qBd

v m

>

,求该粒子打在x 轴上位置坐标的最小值. 【答案】(1)R d =(2) (43OP d = 23m

t qB

π=(3)min 3x d =

【解析】 【分析】 【详解】

(1)带电粒子在磁场中运动,洛仑磁力提供向心力:2

01

v qv B m r =

把0qBd

v

m

=

,代入上式,解得:R d = (2) 当粒子射入区域Ⅰ时的速度为02v v =时,如图所示

在OA 段圆周运动的圆心在O 1,半径为12R d = 在AB 段圆周运动的圆心在O 2,半径为R d = 在BP 段圆周运动的圆心在O 3,半径为12R d =

可以证明ABPO 3为矩形,则图中30θ=,由几何知识可得:

132cos303OO d d ==

所以:323OO d d =-

所以粒子打在x 轴上的位置坐标()

133243OP O O OO d =+=- 粒子在OA 段运动的时间为:13023606m m

t qB qB

ππ==

粒子在AB 段运动的时间为2120236023m m

t q B qB

ππ=

=

粒子在BP 段运动的时间为313023606m m

t t qB qB

ππ==

=

在此过程中粒子的运动时间:12223m

t t t qB

π=+=

(3)设粒子在区域Ⅰ中轨道半径为R ,轨迹由图

可得粒子打在x 轴上位置坐标:(

22

222x R R d R d =--化简得:222340R Rx x d -++=

把上式配方:2

22213033R x x d ??--+= ??? 化简为:2

22213033R x x d ??-=-≥ ??

? 则当2

3

R x =

时,位置坐标x 取最小值:min 3x d =

11.如图为一装放射源氡的盒子,静止的氡核经过一次α衰变成钋Po ,新核Po 的速率约为2×105m/s .衰变后的α粒子从小孔P 进入正交的电磁场区域Ⅰ,且恰好可沿中心线匀速通过,磁感应强度B =0.1T .之后经过A 孔进入电场加速区域Ⅱ,加速电压U =3×106V .从区域Ⅱ射出的α粒子随后又进入半径为r =

3

m 的圆形匀强磁场区域Ⅲ,该区域磁感应强度B 0=0.4T 、方向垂直纸面向里.圆形磁场右边有一竖直荧光屏与之相切,荧光屏的中心点M 和圆形磁场的圆心O 、电磁场区域Ⅰ的中线在同一条直线上,α粒子的比荷为

q

m

=5×107C/kg .

(1)请写出衰变方程,并求出α粒子的速率(保留一位有效数字); (2)求电磁场区域Ⅰ的电场强度大小; (3)粒子在圆形磁场区域Ⅲ的运动时间多长? (4)求出粒子打在荧光屏上的位置. 【答案】(1)

2222184

86

842Rn Po He →

+ 1×107 m/s

(2)1×106V/m (3)

6

π

×10-7s (4)打在荧光屏上的M 点上方1 m 处 【解析】 【分析】

(1)根据质量数守恒和电荷数守恒写出方程,根据动量守恒求解速度; (2)根据速度选择器的原理求解电场强度的大小;

(3)粒子在磁场中匀速圆周运动,并结合几何知识进行求解即可; 【详解】

(1)根据质量数守恒和电荷数守恒,则衰变方程为:

2222184

86

842Rn Po He →

+ ①

设α粒子的速度为0v ,则衰变过程动量守恒:100Po He m v m v =- ②

联立①②可得:7

0110/v m s =? ③

(2)α粒子匀速通过电磁场区域Ⅰ:0qE qv B =④ 联立③④可得:6110/E V m =? ⑤ (3)α粒子在区域Ⅱ被电场加速:2201122

qU mv mv =- 所以得到:7210/v m s =?⑥

α粒子在区域Ⅲ中做匀速圆周运动: 2v qvB m R

= 所以轨道半径为:1R m =⑦ 而且:2R

T v

π=

⑧ 由图根据几何关系可知:α粒子在磁场中偏转角60θ=?,所以α粒子在磁场中的运动时

间1

6

t T =

⑨ 联立⑧⑨可得:7106

t s π

=

?-;

(4)α粒子的入射速度过圆心,由几何关系可知,出射速度方向也必然过圆心O ,几何关系如图: 60x

tan r

?=

,所以1x m =,α粒子打在荧光屏上的M 点上方1m 处.

【点睛】

本题实质是考查带电粒子在电场和磁场中的运动,解决类似习题方法是洛伦兹力提供向心力,同时结合几何知识进行求解,同时画出图形是解题的关键.

12.如图甲所示,A 、B 为水平放置的间距0.2d m =的两块足够大的平行金属板,两板间有场强为0.1/E V m =、方向由B 指向A 的匀强电场.一喷枪从A 、B 板的中央点P 向

各个方向均匀地喷出初速度大小均为s m v /100=的带电微粒.已知微粒的质量均为

kg m 5100.1-?=、电荷量均为C q 3100.1-?-=,不计微粒间的相互作用及空气阻力的

影响,取2

/10s m g =.求:

(1)求从P 点水平喷出的微粒打在极板时的水平位移x 。

(2)要使所有微粒从P点喷出后均做直线运动,应将板间的电场调节为E ',求E '的大小和方向;在此情况下,从喷枪刚开始喷出微粒计时,求经00.02t s =时两板上有微粒击中区域的面积和。

(3)在满足第(2)问中的所有微粒从P点喷出后均做直线运动情况下,在两板间加垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度1B T =。求B 板被微粒打中的区域长度。 【答案】(1)1m ;(2)0.06π m 2

(3)31

m + 【解析】

试题分析:(1)微粒在匀强电场做类平抛运动,微粒的加速度:m

mg

Eq a += 根据运动学:2

122

d at = 运动的半径:t v x 0= 解得: x=1m

(2)要使微粒做直线运动,电场应反向,且有:mg E q ='

0.1V/m mg

E q

'=

= 故电场应该调节为方向向下,大小为0.1V/m E '= 经00.02t s =时,微粒运动的位移0s v t =

极板上被微粒击中区域为半径为r 的圆,其中2

2

2

()2

d r s =-

220.06S r ππ== 2m

(3)微粒做匀速圆周运动,洛伦兹力充当向心力:

R v m qvB 2= 0.1mv

R m qB

==

竖直向下射出的微粒打在B 板的左端恰好与B 板相切,如图甲所示:10.1d m =

高中物理磁场经典习题含答案

寒假磁场题组练习 题组一 1.如图所示,在xOy平面内,y ≥ 0的区域有垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,一质量为m、带电量大小为q的粒子从原点O沿与x轴正方向成60°角方向以v0射入,粒子的重力不计,求带电粒子在磁场中运动的时间和带电粒子离开磁场时的位置。 在着沿ad方向的匀强电场,场强大小为E,一粒子源不断地从a处的小孔沿 ab方向向盒内发射相同的带电粒子,粒子的初速度为v0,经电场作用后恰好 从e处的小孔射出,现撤去电场,在盒子中加一方向垂直于纸面的匀强磁场, 磁感应强度大小为B(图中未画出),粒子仍恰好从e孔射出。(带电粒子的重 力和粒子之间的相互作用均可忽略不计) (1)所加的磁场的方向如何? (2)电场强度E与磁感应强度B的比值为多大? 题组二 4.如图所示的坐标平面内,在y轴的左侧存在垂直纸面向外、磁感应强度大小B1 = T的匀强磁场,在y 轴的右侧存在垂直纸面向里、宽度d = m的匀强磁场B2。某时刻一质量m = ×10-8 kg、电量q = +×10-4 C的带电微粒(重力可忽略不计),从x轴上坐标为( m,0)的P点以速度v = ×103 m/s沿y轴正方 向运动。试求: (1)微粒在y轴的左侧磁场中运动的轨道半径; (2)微粒第一次经过y轴时速度方向与y轴正方向的夹角; (3)要使微粒不能从右侧磁场边界飞出,B2应满足的条件。 5.图中左边有一对平行金属板,两板相距为d,电压为U;两板之间有匀强磁场,磁场应强度大小为B0,

方向平行于板面并垂直于纸面朝里。图中右边有一边长为a 的正三角形区域EFG (EF 边与金属板垂直),在此区域内及其边界上也有匀强磁场,磁感应强度大小为B ,方向垂直于纸面朝里。假设一系列电荷量为q 的正离子沿平行于金属板面,垂直于磁场的方向射入金属板之间,沿同一方向射出金属板之间的区域,并经EF 边中点H 射入磁场区域。不计重力。 (1)已知这些离子中的离子甲到达磁场边界EG 后,从边界EF 穿出磁场,求离子甲的质量。 (2)已知这些离子中的离子乙从EG 边上的I 点(图中未画出)穿出磁场,且GI 长为3a /4,求离子乙的质量。 (3)若这些离子中的最轻离子的质量等于离子甲质量的一半,而离子乙的质量是最大的,问磁场边界上什么区域内可能有离子到达。 题组三 7.如图所示,在一个圆形区域内,两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布 在以直径A 2A 4为边界的两个半圆形区域I 、II 中,A 2A 4与A 1A 3的夹角为60°。一质量为m 、带电荷量为+q 的粒子以某一速度从I 区的边缘点A 1处沿与A 1A 3成30°角的方向射入磁场,随后该粒子以垂直于A 2A 4的方向经过圆心O 进入II 区,最 后再从A 4处射出磁场。已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t ,求I 区和II 区中磁感应强度的大小(忽略粒子重力)。 8.如图所示,在以O 为圆心,内外半径分别为R 1和R 2的圆环区域内,存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场,内外圆间的电势差U 为常量,R 1=R 0,R 2=3R 0,一电荷量为+q ,质量为m 的粒子从内圆上的A 点进入该区域,不计重力。 (1)已知粒子从外圆上以速度射出,求粒子在A 点的初速度的大小; (2)若撤去电场,如图(b ),已知粒子从OA 延长线与外圆的交点C 以速度射出,方向与OA 延长线成45°角,求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间; (3)在图(b )中,若粒子从A 点进入磁场,速度大小为,方向不确定,要使粒子一定能够从外圆射出,磁感应强度应小于多少? A 23

高中物理解题技巧:图像法

高物理解题技巧:图像法1 物理规律可以用文字描述,也可以用数函数式表示,还可以用图象描述。图象作为表示物理规律的方法之一,可以直观地反映某一物理量随另一物理量变化的函数关系,形象地描述物理规律。在进行抽象思维的同时,利用图象视觉感知,有助于对物理知识的理解和记忆,准确把握物理量之间的定性和定量关系,深刻理解问题的物理意义。应用图象不仅可以直接求或读某些待求物理量,还可以用探究某些物理规律,测定某些物理量,分析或解决某些复杂的物理过程。 图象的物理意义主要通过“点”、“线”、“面”、“形”四个方面体现,应从这四方面入手,予以明确。 1、物理图象“点”的物理意义:“点”是认识图象的基础。物理图象上的“点”代表某一物理状态,它包含着该物理状态的特征和特性。从“点”着手分析时应注意从以下几个特殊“点”入手分析其物理意义。 (1)截距点。它反映了当一个物理量为零时,另一个物理的值是多少,也就是说明确表明了研究对象的一个状态。如图1,图象与纵轴的交点反映当I=0时,U=E即电的 电动势;而图象与横轴的交点反映电的短路电流。这可通过图象的数表达式 得。 (2)交点。即图线与图线相交的点,它反映了两个不同的研究对象此时有相同的物理量。如图2的P点表示电阻A接在电B两端时的A两端的电压和通过A的电流。

(3)极值点。它可表明该点附近物理量的变化趋势。如图3的D点表明当电流等于时,电有最大的输功率。 (4) 拐 点。通常反映物理过程在该点发生突变,物理量由量变到质变的转折点。拐点分明拐点和暗拐点,对明拐点,生能一眼看其物理量发生了突变。如图4的P点反映了加速度方向发生了变化而不是速度方向发生了变化。而暗拐点,生往往察觉不到物理量的突变。如图5P点看起是一条直线,实际上在该点速度方向发生了变化而加速度没有发生变化。 2、物理图象“线”的物理意义:“线”:主要指图象的直线或曲线的切线,其斜率通常 具有明确的物理意义。物理图象的斜率代表两个物理量增量之比值,其大小往往 代表另一物理量值。如-t图象的斜率为速度,v-t图象的斜率为加速度,Φ-t图象的斜率为感应电动势(n=1的情况下),电U-I图象(如图1)的斜率 为电的内阻(从图象的数表达式也一目了然)等。 3、物理图象“面”的物理意义:“面”:是指图线与坐标轴所围的面积。有些物理图象的图线与横轴所围的面积的值常代表另一个物理量的大小.习图象时,有意识地利用求面积的方法,计算有关问题,可使有些物理问题的解答变得简便,如v-t图象所围面积 代表位移,F-图象所围面积为力做的功,P-V图象所围面积为 气体压强做的功等。 4、物理图象“形”的物理意义:“形”:指图象的形状。由图线的形状结合其斜率找其隐含的物理意义。例如在v-t图象,如果是一条与时间轴平行的直线,说明物体做匀速直线运动;若是一条斜的直线,说明物体做匀变速直线运动;若是一条曲线,则可根据其斜率变化情况,判断加速度的变化情况。在波的图象,可通过微小的平移能够判断各质点在该时刻的振动方向;在研究小电珠两端的电压U与电流I关系时,通过实验测在

高中物理平抛运动的典型例题

平抛运动典型题目 1、从水平匀速飞行的直升机上向外自由释放一个物体,不计空气阻力,在物体下落过程中,下列说法正确的是() A.从飞机上看,物体静止B.从飞机上看,物体始终在飞机的后方 C.从地面上看,物体做平抛运动D.从地面上看,物体做自由落体运动 2、飞机距离地面高H=500m,水平飞行速度为v1=100m/s,追击一辆速度为v2=20m/s 同向行驶的汽车,欲使投弹击中汽车,则飞机应在距汽车水平距离x=m远处投弹.(g=10m/s2) 3、把物体以一定速度水平抛出。不计空气阻力,g取10,那么在落地前的任意一秒内() A.物体的末速度大小一定等于初速度大小的10倍 B.物质的末速度大小一定比初速度大10 C.物体的位移比前一秒多10m D.物体下落的高度一定比前一秒多10m 平抛运动“撞球”问题——判断两球运动的时间是否相同(h是否相同);类比追击问题,利用撞上时水平位移、竖直位移相等的关系进行解决 4、如图所示,甲乙两球位于同一竖直线上的不同位置,甲比乙高h,将甲乙两球分别以v1.v2的速度沿同一水平方向抛出,不计空气阻力,下列条件中有可能使乙球击中甲球的是(? ) A.同时抛出,且v1< v2? B.甲后抛出,且v1> v2 C.甲先抛出,且v1> v2? ? D.甲先抛出,且v1< v2

5、从高H 处以水平速度v 1平抛一个小球1,同时从地面以速度v 2竖直向上抛出一个小球2,两小球在空中相遇则:( ) A .从抛出到相遇所用时间为 H v 1 B .从抛出到相遇所用时间为H v 2 C .抛出时两球的水平距离是v H v 12 D .相遇时小球2上升高度是H gH v 1212 -?? ? ? ? 6.物体做平抛运动时,它的速度的方向和水平方向间的夹角α的正切tan α随时间t 变化的图像是下( ) 7、子弹从枪口射出,在子弹的飞行途中,有两块相互平行的竖直挡板A 、B (如图所示),A 板距枪口的水平距离为s 1,两板相距s 2,子弹穿过两板先后留下弹孔C 和D ,C 、D 两点之间的高度差为h ,不计挡板和空气阻力,求子弹的初速度v 0. () 2h S S 2S g 2 221+ 8、从高为h 的平台上,分两次沿同一方向水平抛出一个小球。如右图第一次小球落地在a 点。第二次小球落地在b 点,ab 相距为d 。已知第一次抛球的初速度为,求第二次抛 球的初速度是多少—————2h 2gh d V 1+

高中物理磁场测试题

《磁场》学习效果自我评估检测题一 班级 姓名 一、选择题(本题共8小题,每小题至少有一答案正确,) 1、如图所示,一束带负电粒子沿着水平方向向右飞过磁针正上方, 磁针N极将………( ) A 、向纸内偏转 B 、向纸外偏转 C 、不动 D 、无法确定 2、下列说法正确的是………………………………………………………………………( ) A 、磁感线上某点切线方向就是该点磁感强度方向 B 、沿着磁感线方向磁感强度越来越小 C 、磁感线越密的地方磁感强度越大 D 、磁感线是客观存在的真实曲线 3、下列说法正确的是………………………………………………………………………( ) A 、一小段通电导线放在某处不受磁场力作用,则该处磁感强度为零 B 、由IL F B = 可知,磁感强度大小与放入该处的通电导线I 、L 的乘积成反比 C、因为IL F B =,故导线中电流越大,其周围磁感强度越小 D 、磁感强度大小和方向跟放在磁场中通电导线所受力的大小和方向无关 4、关于洛伦兹力,以下说法正确的是……………………………………………………( ) A 、带电粒子运动时不受洛伦兹力作用,则该处的磁感强度为零 B、磁感强度、洛伦兹力、粒子的速度三者之间一定两两垂直 C 、洛伦兹力不会改变运动电荷的速度 D 、洛伦兹力对运动电荷一定不做功 5、在回旋加速器中……………………………………………………………………………( A 、电场用来加速带电粒子,磁场则使带电粒子旋转 B 、电场和磁场同时用来加速带粒子 C、在确定的交流电源下,回旋加速器的半径越大,同一带电粒子获得的动能越大 D 、同一带电粒子得到的最大动能只与交流电源的电压大小有关,而与电源的频率无关 6、如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在它的正中央上方固定一直导线,导线与磁场垂直,若给导线通以垂直于纸面向里的电流,则………………………………………( ) A 、磁铁对桌面压力增大 B 、磁场对桌面压力减小 C 、桌面对磁铁没有摩擦力 D、磁铁所受合力不为零 7、如图,a 、b 、c 、d是四根长度相同,等间距地被竖直固定在同一平面上的通电长直导线,当它们通以大小相等,方向如图的电流时,各导线所受磁场力的合力情况是( ) A、导线a受力方向向左 B 、导线b受力方向向左 C 、导线c 受力方向向左 D 、导线d 受力方向向右 8、一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场,粒子的一段径迹如图所示,径迹上的每一小段都可近似看成圆弧,由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量逐渐减小,(电荷不变),从图中可以确定…………………………………………………………( ) v N I

高中物理答题技巧归纳大全

高中物理答题技巧归纳大全 一,考场中心态的保持 心态“安静”:心静自然“凉”,脑子自然清醒,精力自然集中,思路自然清晰。心静如水,超然物外,成为时间的主人、学习的主人。情绪稳定,效率提高。心不静,则心乱如麻,心神不定,心不在焉,如坐针毡,眼在此而心在彼,貌似用功,实则骗人。 二,高中物理选择题的答题技巧 选择题一般考查学生对基本知识和基本规律的理解及应用这些知识进行一些定性推理和定量计算。解答选择题时,要注意以下几个问题: 每一选项都要认真研究,选出最佳答案,当某一选项不敢确定时,宁可少选也不错选。 注意题干要求,让你选择的是“不正确的”、“可能的”还是“一定的”。 相信第一判断:凡已做出判断的题目,要做改动时,请十二分小心,只有当你检查时发现第一次判断肯定错了,另一个百分之百是正确答案时,才能做出改动,而当你拿不定主意时千万不要改。特别是对中等程度及偏下的同学这一点尤为重要。 做选择题的常用方法: 筛选(排除)法:根据题目中的信息和自身掌握的知识,从易到难,逐步排除不合理选项,最后逼近正确答案。

特值(特例)法:让某些物理量取特殊值,通过简单的分析、计算进行判断。它仅适用于以特殊值代入各选项后能将其余错误选项均排除的选择题。 极限分析法:将某些物理量取极限,从而得出结论的方法。 直接推断法:运用所学的物理概念和规律,抓住各因素之间的联系,进行分析、推理、判断,甚至要用到数学工具进行计算,得出结果,确定选项。 观察、凭感觉选择:面对选择题,当你感到确实无从下手时,可以通过观察选项的异同、长短、语言的肯定程度、表达式的差别、相应或相近的物理规律和物理体验等,大胆的做出猜测,当顺利的完成试卷后,可回头再分析该题,也许此时又有思路了。 物理实验题的做题技巧 实验题一般采用填空题或作图题的形式出现。作为填空题,数值、单位、方向或正负号都应填全面;作为作图题:对函数图像应注明纵、横轴表示的物理量、单位、标度及坐标原点。对电学实物图,则电表量程、正负极性,电流表内、外接法,变阻器接法,滑动触头位置都应考虑周全。对光路图不能漏箭头,要正确使用虚、实线,各种仪器、仪表的读数一定要注意有效数字和单位;实物连接图一定要先画出电路图(仪器位置要对应);各种作图及连线要先用铅笔(有利于修改),最后用黑色签字笔涂黑。 常规实验题:主要考查课本实验,几年来考查比较多的是试验器材、原理、步骤、读数、注意问题、数据处理和误差分析,解答常

高一物理必修1典型例题

高一物理必修1典型例题 例l. 在下图甲中时间轴上标出第2s末,第5s末和第2s,第4s,并说明它们表示的是时间还是时刻。 甲乙 例2. 关于位移和路程,下列说法中正确的是 A. 在某一段时间内质点运动的位移为零,该质点不一定是静止的 B. 在某一段时间内质点运动的路程为零,该质点一定是静止的 C. 在直线运动中,质点位移的大小一定等于其路程 D. 在曲线运动中,质点位移的大小一定小于其路程 例3. 从高为5m处以某一初速度竖直向下抛出一个小球,在与地面相碰后弹起,上升到高为2m处被接住,则在这段过程中 A. 小球的位移为3m,方向竖直向下,路程为7m B. 小球的位移为7m,方向竖直向上,路程为7m C. 小球的位移为3m,方向竖直向下,路程为3m D. 小球的位移为7m,方向竖直向上,路程为3m 例4. 判断下列关于速度的说法,正确的是 A. 速度是表示物体运动快慢的物理量,它既有大小,又有方向。 B. 平均速度就是速度的平均值,它只有大小没有方向。 C. 汽车以速度1v经过某一路标,子弹以速度2v从枪口射出,1v和2v均指平均速度。 D. 运动物体经过某一时刻(或某一位置)的速度,叫瞬时速度,它是矢量。 例5. 一个物体做直线运动,前一半时间的平均速度为1v,后一半时间的平均速度为2v,则全程的平均速度为多少?如果前一半位移的平均速度为1v,后一半位移的平均速度为2v,全程的平均速度又为多少? 例6. 打点计时器在纸带上的点迹,直接记录了 A. 物体运动的时间 B. 物体在不同时刻的位置 C. 物体在不同时间内的位移 D. 物体在不同时刻的速度 例7.如图所示,打点计时器所用电源的频率为50Hz,某次实验中得到的一条纸带,用毫米刻度尺测量的情况如图所示,纸带在A、C间的平均速度为m/s,在A、D间的平均速度为m/s,B点的瞬时速度更接近于m/s。 例8. 关于加速度,下列说法中正确的是 A. 速度变化越大,加速度一定越大 B. 速度变化所用时间越短,加速度一定越大 C. 速度变化越快,加速度一定越大 D. 速度为零,加速度一定为零

高中物理带电粒子在磁场中的运动解题技巧及练习题

高中物理带电粒子在磁场中的运动解题技巧及练习题 一、带电粒子在磁场中的运动专项训练 1.如图所示,在一直角坐标系xoy 平面内有圆形区域,圆心在x 轴负半轴上,P 、Q 是圆上的两点,坐标分别为P (-8L ,0),Q (-3L ,0)。y 轴的左侧空间,在圆形区域外,有一匀强磁场,磁场方向垂直于xoy 平面向外,磁感应强度的大小为B ,y 轴的右侧空间有一磁感应强度大小为2B 的匀强磁场,方向垂直于xoy 平面向外。现从P 点沿与x 轴正方向成37°角射出一质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子,带电粒子沿水平方向进入第一象限,不计粒子的重力。求: (1)带电粒子的初速度; (2)粒子从P 点射出到再次回到P 点所用的时间。 【答案】(1)8qBL v m =;(2)41(1)45m t qB π=+ 【解析】 【详解】 (1)带电粒子以初速度v 沿与x 轴正向成37o 角方向射出,经过圆周C 点进入磁场,做匀速圆周运动,经过y 轴左侧磁场后,从y 轴上D 点垂直于y 轴射入右侧磁场,如图所示,由几何关系得: 5sin37o QC L = 15sin37O OQ O Q L = = 在y 轴左侧磁场中做匀速圆周运动,半径为1R , 11R O Q QC =+

2 1 v qvB m R = 解得:8qBL v m = ; (2)由公式2 2 v qvB m R =得:2mv R qB =,解得:24R L = 由24R L =可知带电粒子经过y 轴右侧磁场后从图中1O 占垂直于y 轴射放左侧磁场,由对称性,在y 圆周点左侧磁场中做匀速圆周运动,经过圆周上的E 点,沿直线打到P 点,设带电粒子从P 点运动到C 点的时间为1t 5cos37o PC L = 1PC t v = 带电粒子从C 点到D 点做匀速圆周运动,周期为1T ,时间为2t 12m T qB π= 21 37360 o o t T = 带电粒子从D 做匀速圆周运动到1O 点的周期为2T ,所用时间为3t 22·2m m T q B qB ππ= = 3212 t T = 从P 点到再次回到P 点所用的时间为t 12222t t t t =++ 联立解得:41145 m t qB π??=+ ?? ? 。 2.如图所示,虚线MN 沿竖直方向,其左侧区域内有匀强电场(图中未画出)和方向垂直纸面向里,磁感应强度为B 的匀强磁场,虚线MN 的右侧区域有方向水平向右的匀强电场.水平线段AP 与MN 相交于O 点.在A 点有一质量为m ,电量为+q 的带电质点,以大小为v 0的速度在左侧区域垂直磁场方向射入,恰好在左侧区域内做匀速圆周运动,已知A

高考物理复习高中物理解题方法归类总结高中物理例题解析,原来还有这么巧妙的方法!

高考物理复习高中物理解题方法归类总结 (高中物理例题解析) 方法一:图像法解题 一、方法简介 图像法是根据题意把抽像复杂的物理过程有针对性地表示成物理图像,将物理量间的代数关系转变为几何关系,运用图像直观、形像、简明的特点,来分析解决物理问题,由此达到化难为易、化繁为简的目的. 高中物理学习中涉及大量的图像问题,运用图像解题是一种重要的解题方法.在运用图像解题的过程中,如果能分析有关图像所表达的物理意义,抓住图像的斜率、截距、交点、面积、临界点等几个要点,常常就可以方便、简明、快捷地解题. 二、典型应用 1.把握图像斜率的物理意义

在v-t图像中斜率表示物体运动的加速度,在s-t图像中斜率表示物体运动的速度,在U-I图像中斜率表示电学元件的电阻,不同的物理图像斜率的物理意义不同. 2.抓住截距的隐含条件 图像中图线与纵、横轴的截距是另一个值得关注的地方,常常是题目中的隐含条件. 例1、在测电池的电动势和内电阻的实验中,根据得出的一组数据作出U-I图像,如图所示,由图像得出电池的电动势E=______ V,内电阻r=_______ Ω. 【解析】电源的U-I图像是经常碰到的,由图线与纵轴的截距容易得出电动势E=1.5 V,图线与横轴的截距0.6 A是路端电压为0.80伏特时的电流,(学生在这里常犯的错误是把图线与横轴的截距0.6 A当作短路电流,而得出r=E/I 短=2.5Ω的错误结论.)故电源的内阻为:r=△U/△I=1.2Ω 3.挖掘交点的潜在含意

一般物理图像的交点都有潜在的物理含意,解题中往往又是一个重要的条件,需要我们多加关注.如:两个物体的位移图像的交点表示两个物体“相遇”. 例2、A、B两汽车站相距60 km,从A站每隔10 min向B站开出一辆汽车,行驶速度为60 km/h.(1)如果在A站第一辆汽车开出时,B站也有一辆汽车以同样大小的速度开往A站,问B站汽车在行驶途中能遇到几辆从A站开出的汽车?(2)如果B站汽车与A站另一辆汽车同时开出,要使B站汽车在途中遇到从A站开出的车数最多,那么B站汽车至少应在A站第一辆车开出多长时间后出发(即应与A站第几辆车同时开出)?最多在途中能遇到几辆车?(3)如果B站汽车与A站汽车不同时开出,那么B站汽车在行驶途中又最多能遇到几辆车? 【解析】依题意在同一坐标系中作出分别从A、B站由不同时刻开出的汽车做匀速运动的s一t图像,如图所示. 从图中可一目了然地看出:(1)当B站汽车与A站第一辆汽车同时相向开出时,B站汽车的s一t图线CD与A站汽车的s-t图线有6个交点(不包括在t轴上的交点),这表明B站汽车在途中(不包括在站上)能遇到6辆从A站开出的汽车.(2)要使B站汽车在途中遇到的车最多,它至少应在A站第一辆车开出50 min后出发,即应与A站第6辆车同时开出此时对应B站汽车的s—t图线MN与A 站汽车的s一t图线共有11个交点(不包括t轴上的交点),所以B站汽车在途中(不包括在站上)最多能遇到1l辆从A站开出的车.(3)如果B站汽车与A站汽

高中物理平抛运动经典例题

[例1] 如图1所示,某人骑摩托车在水平道路上行驶,要在A处越过的壕沟,沟面对面比A处低,摩托车的速度至少要有多大? 图1 解析:在竖直方向上,摩托车越过壕沟经历的时间 在水平方向上,摩托车能越过壕沟的速度至少为 2. 从分解速度的角度进行解题 对于一个做平抛运动的物体来说,如果知道了某一时刻的速度方向,则我们常常是“从分解速度”的角度来研究问题。 [例2] 如图2甲所示,以9.8m/s的初速度水平抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角为的斜面上。可知物体完成这段飞行的时间是() A. B. C. D. 图2 解析:先将物体的末速度分解为水平分速度和竖直分速度(如图2乙所示)。根据平抛运动的分解可知物体水平方向的初速度是始终不变的,所以;又因为与斜面垂直、与水平面垂直,所以与间的夹角等于斜面的倾角。再根据平抛运动的 分解可知物体在竖直方向做自由落体运动,那么我们根据就可以求出时间了。则 所以 根据平抛运动竖直方向是自由落体运动可以写出

所以 所以答案为C。 3. 从分解位移的角度进行解题 对于一个做平抛运动的物体来说,如果知道了某一时刻的位移方向(如物体从已知倾角的斜面上水平抛出,这个倾角也等于位移与水平方向之间的夹角),则我们可以把位移分解成水平方向和竖直方向,然后运用平抛运动的运动规律来进行研究问题(这种方法,暂且叫做“分解位移法”) [例3] 在倾角为的斜面上的P点,以水平速度向斜面下方抛出一个物体,落在斜面上的Q点,证明落在Q点物体速度。 解析:设物体由抛出点P运动到斜面上的Q点的位移是,所用时间为,则由“分解位移法”可得,竖直方向上的位移为;水平方向上的位移为。 又根据运动学的规律可得 竖直方向上, 水平方向上 则, 所以Q点的速度 [例4] 如图3所示,在坡度一定的斜面顶点以大小相同的速度同时水平向左与水平向右 抛出两个小球A和B,两侧斜坡的倾角分别为和,小球均落在坡面上,若不计空气阻力,则A和B两小球的运动时间之比为多少? 图3 解析:和都是物体落在斜面上后,位移与水平方向的夹角,则运用分解位移的方法可以得到 所以有

(完整版)高中物理解题技巧

物理快速解题技巧 技巧一、巧用合成法解题 【典例1】 一倾角为θ的斜面放一木块,木块上固定一支架,支架末端用丝线悬挂一小球,木块在斜面上下滑时,小球与木块相对静止共同运动,如图2-2-1所 示,当细线(1)与斜面方向垂直;(2)沿水平方向,求上述两种情况下木 块下滑的加速度. 解析:由题意可知小球与木块相对静止共同沿斜面运动,即小球与木块 有相同的加速度,方向必沿斜面方向.可以通过求小球的加速度来达到求解 木块加速度的目的. (1)以小球为研究对象,当细线与斜面方向垂直时,小球受重力mg 和细线的拉力T ,由题意可知,这两个力的合力必沿斜面向下,如图2-2-2 所示.由几何关系可知F 合=mgsin θ 根据牛顿第二定律有mgsin θ=ma 1 所以a 1=gsin (2)当细线沿水平方向时,小球受重力mg 和细线的拉力T ,由题意可知,这两个力的合力也必沿斜面向下,如图2-2-3所示.由几何关系可知F 合=mg /sin θ 根据牛顿第二定律有mg /sin θ=ma 2 所以a 2=g /sin θ. 【方法链接】 在本题中利用合成法的好处是相当于把三个力放在一个直角三角形中,则利用三角函数可直接把三个力联系在一起,从而很方便地进行力的定量计算或利用角边关系(大角对大边,直角三角形斜边最长,其代表的力最大)直接进行力的定性分析.在三力平衡中,尤其是有直角存在时,用力的合成法求解尤为简单;物体在两力作用下做匀变速直线运动,尤其合成后有直角存在时,用力的合成更为简单. 技巧二、巧用超、失重解题 【典例2】 如图2-2-4所示,A 为电磁铁,C 为胶木秤盘,A 和C (包括支架)的总质量为M ,B 为铁片,质量为m ,整个装置 用轻绳悬挂于O 点,当电磁铁通电,铁片被吸引上升的过程中,轻 绳上拉力F 的大小满足 A.F=Mg B.Mg <F <(M+m )g C .F=(M+m )g D.F >(M+m )g 解析:以系统为研究对象,系统中只有铁片在电磁铁吸引下向上做加速运动,有向上的 θ 图2-2-1 θ mg T F 合 图2-2-2 θ mg F 合 T 图2-2-3 图2-2-4

高中物理磁场综合练习及答案.doc

高中物理磁场综合练习及答案 磁场相关的物理知识一直以来是学生在高中学习阶段较难掌握的部分,同学们需要加强相关练习,下面是我给大家带来的,希望对你有帮助。 一、选择题(本题10小题,每小题5分,共50分) 1.一个质子穿过某一空间而未发生偏转,则() A.可能存在电场和磁场,它们的方向与质子运动方向相同 B.此空间可能有磁场,方向与质子运动速度的方向平行 C.此空间可能只有磁场,方向与质子运动速度的方向垂直 D.此空间可能有正交的电场和磁场,它们的方向均与质子速度的方向垂直 答案ABD 解析带正电的质子穿过一空间未偏转,可能不受力,可能受力平衡,也可能受合外力方向与速度方向在同一直线上. 2. 两个绝缘导体环AA、BB大小相同,环面垂直,环中通有相同大小的恒定电流,如图1所示,则圆心O处磁感应强度的方向为(AA面水平,BB 面垂直纸面) A.指向左上方 B.指向右下方 C.竖直向上 D.水平向右

答案A 3.关于磁感应强度B,下列说法中正确的是() A.磁场中某点B的大小,跟放在该点的试探电流元的情况有关 B.磁场中某点B的方向,跟该点处试探电流元所受磁场力的方向一致 C.在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时,该点B值大小为零 D.在磁场中磁感线越密集的地方,B值越大 答案D 解析磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定,与试探电流元无关.而磁感线可以描述磁感应强度,疏密程度表示大小. 4.关于带电粒子在匀强磁场中运动,不考虑其他场力(重力)作用,下列说法正确的是() A.可能做匀速直线运动 B.可能做匀变速直线运动 C.可能做匀变速曲线运动 D.只能做匀速圆周运动 答案A 解析带电粒子在匀强磁场中运动时所受的洛伦兹力跟速度方向与磁 场方向的夹角有关,当速度方向与磁场方向平行时,它不受洛伦兹力作用,又不受其他力作用,这时它将做匀速直线运动,故A项正确.因洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直,改变速度方向,因而同时也改变洛伦兹力的方向,故洛伦兹力是变力,粒子不可能做匀变速运动,故B、C两项错误.只有当速度方向与磁场方向垂直时,带电粒子才做匀速圆周运动,故D项

高中物理知识点汇总(带经典例题)

高中物理必修1 运动学问题是力学部分的基础之一,在整个力学中的地位是非常重要的,本章是讲运动的初步概念,描述运动的位移、速度、加速度等,贯穿了几乎整个高中物理内容,尽管在前几年高考中单纯考运动学题目并不多,但力、电、磁综合问题往往渗透了对本章知识点的考察。近些年高考中图像问题频频出现,且要求较高,它属于数学方法在物理中应用的一个重要方面。 第一章运动的描述 专题一:描述物体运动的几个基本本概念 ◎知识梳理 1.机械运动:一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动,简称运动,它包括平动、转动和振动等形式。 2.参考系:被假定为不动的物体系。 对同一物体的运动,若所选的参考系不同,对其运动的描述就会不同,通常以地球为参考系研究物体的运动。 3.质点:用来代替物体的有质量的点。它是在研究物体的运动时,为使问题简化,而引入的理想模型。仅凭物体的大小不能视为质点的依据,如:公转的地球可视为质点,而比赛中旋转的乒乓球则不能视为质点。’ 物体可视为质点主要是以下三种情形: (1)物体平动时; (2)物体的位移远远大于物体本身的限度时; (3)只研究物体的平动,而不考虑其转动效果时。 4.时刻和时间 (1)时刻指的是某一瞬时,是时间轴上的一点,对应于位置、瞬时速度、动量、动能等状态量,通常说的“2秒末”,“速度达2m/s时”都是指时刻。 (2)时间是两时刻的间隔,是时间轴上的一段。对应位移、路程、冲量、功等过程量.通常说的“几秒内”“第几秒内”均是指时间。 5.位移和路程 (1)位移表示质点在空间的位置的变化,是矢量。位移用有向线段表示,位移的大小等于有向线段的长度,位移的方向由初位置指向末位置。当物体作直线运动时,可用带有正负号的数值表示位移,取正值时表示其方向与规定正方向一致,反之则相反。 (2)路程是质点在空间运动轨迹的长度,是标量。在确定的两位置间,物体的路程不是唯一的,它与质点的具体运动过程有关。 (3)位移与路程是在一定时间内发生的,是过程量,二者都与参考系的选取有关。一般情况下,位移的大小并不等于路程,只有当质点做单方向直线运动时,二者才相等。6.速度 (1).速度:是描述物体运动方向和快慢的物理量。 (2).瞬时速度:运动物体经过某一时刻或某一位置的速度,其大小叫速率。 (3).平均速度:物体在某段时间的位移与所用时间的比值,是粗略描述运动快慢的。 ①平均速度是矢量,方向与位移方向相同。

(完整)高考物理磁场经典题型及其解题基本思路

高考物理系列讲座——-带电粒子在场中的运动 【专题分析】 带电粒子在某种场(重力场、电场、磁场或复合场)中的运动问题,本质还是物体的动力学问题 电场力、磁场力、重力的性质和特点:匀强场中重力和电场力均为恒力,可能做功;洛伦兹力总不做功;电场力和磁场力都与电荷正负、场的方向有关,磁场力还受粒子的速度影响,反过来影响粒子的速度变化. 【知识归纳】一、安培力 1.安培力:通电导线在磁场中受到的作用力叫安培力. 【说明】磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用,磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力. 2.安培力的计算公式:F=BILsinθ;通电导线与磁场方向垂直时,即θ = 900,此时安培力有最大值;通电导线与磁场方向平行时,即θ=00,此时安培力有最小值,F min=0N;0°<θ<90°时,安培力F介于0和最大值之间. 3.安培力公式的适用条件; ①一般只适用于匀强磁场;②导线垂直于磁场; ③L为导线的有效长度,即导线两端点所连直线的长度,相应的电流方向沿L由始端流向末端; ④安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心; ⑤根据力的相互作用原理,如果是磁体对通电导体有力的作用,则通电导体对磁体有反作用力. 【说明】安培力的计算只限于导线与B垂直和平行的两种情况. 二、左手定则 1.通电导线所受的安培力方向和磁场B的方向、电流方向之间的关系,可以用左手定则来判定. 2.用左手定则判定安培力方向的方法:伸开左手,使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内,让磁感线垂直穿入手心,并使四指指向电流方向,这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直,大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向. 3.安培力F的方向既与磁场方向垂直,又与通电导线方向垂直,即F总是垂直于磁场与导线所决定的平面.但B与I的方向不一定垂直. 4.安培力F、磁感应强度B、电流I三者的关系 ①已知I、B的方向,可惟一确定F的方向; ②已知F、B的方向,且导线的位置确定时,可惟一确定I的方向; ③已知F、I的方向时,磁感应强度B的方向不能惟一确定. 三、洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用力. 1.洛伦兹力的公式:F=qvBsinθ; 2.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相平行时,F=0; 3.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相垂直时,F=qvB; 4.只有运动电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用,静止电荷在磁场中受到的磁场对电荷的作用力一定为0; 四、洛伦兹力的方向 1.运动电荷在磁场中受力方向可用左手定则来判定; 2.洛伦兹力f的方向既垂直于磁场B的方向,又垂直于运动电荷的速度v的方向,即f

高中物理磁场练习题

第 十章磁场试题 第一节 描述磁场的物理量 1.下列说法中正确的是( ) A.磁感线可以表示磁场的方向和强弱 B.磁感线从磁体的N 极出发,终止于磁体的S 极 C.磁铁能产生磁场,电流也能产生磁场 D.放入通电螺线管内的小磁针,根据异名磁极相吸的原则,小磁针的N 极一定指向通电螺线管的S 极 2.关于磁感应强度,下列说法中错误的是( ) A.由B = IL F 可知,B 与F 成正比,与IL 成反比 B.由B=IL F 可知,一小段通电导体在某处不受磁场力,说明此处一定无磁场 C.通电导线在磁场中受力越大,说明磁场越强 D.磁感应强度的方向就是该处电流受力方向 3.关于磁场和磁感线的描述,正确的说法是( ) A 、磁感线从磁体的N 极出发,终止于S 极 B 、磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向 C 、沿磁感线方向,磁场逐渐减弱 D 、在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小 4.首先发现电流磁效应的科学家是( ) A. 安培 B. 奥斯特 C. 库仑 D. 伏特 5.两根长直通电导线互相平行,电流方向相同.它们的截面处于一个等边三角形ABC 的A 和B 处.如图所示,两通电导线在C 处的磁场的磁感应强度的值都是B ,则C 处磁场的总磁感应强度是 ( ) A.2B B.B C.0 D.3B

6.如图所示为三根通电平行直导线的断面图。若它们的电流大小都相同,且ab=ac=ad,则a点的磁感应强度的方向是() A. 垂直纸面指向纸里 B. 垂直纸面指向纸外 C. 沿纸面由a指向b D. 沿纸面由a指向d 7.如图所示,环形电流方向由左向右,且I1 = I2,则圆环中心处的磁场是( ) A.最大,穿出纸面 B.最大,垂直穿出纸面 C.为零 D.无法确定 8.如图所示,两个半径相同,粗细相同互相垂直的圆形导线圈,可以绕通过公共的轴线xx′自由转动,分别通以相等的电流,设每个线圈中电流在圆心处产生磁感应强度为B,当两线圈转动而达到平衡时,圆心O处的磁感应强度大小是() (A)B (B)2B (C)2B (D)0 第二节磁场对电流的作用 1.关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向,正确的说法是( ) A.跟电流方向垂直,跟磁场方向平行 B.跟磁场方向垂直,跟电流方向平行 C.既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直 D.既不跟磁场方向垂直,又不跟电流方向垂直 2.如图所示,直导线处于足够大的匀强磁场中,与磁感线成θ=30°角,导线中通过的电流为I,为了增大导线所受的磁场力,可采取下列四种办法,其中不正确的是( ) A.增大电流I B.增加直导线的长度 C.使导线在纸面内顺时针转30° D.使导线在纸面内逆时针转60°

高中物理解题方法整体法和隔离法

高中物理解题方法---整体法和隔离法 选择研究对象是解决物理问题的首要环节.在很多物理问题中,研究对象的选择方案是多样的,研究对象的选取方法不同会影响求解的繁简程度。合理选择研究对象会使问题简化,反之,会使问题复杂化,甚至使问题无法解决。隔离法与整体法都是物理解题的基本方法。 隔离法就是将研究对象从其周围的环境中隔离出来单独进行研究,这个研究对象可以是一个物体,也可以是物体的一个部分,广义的隔离法还包括将一个物理过程从其全过程中隔离出来。 整体法是将几个物体看作一个整体,或将看上去具有明显不同性质和特点的几个物理过程作为一个整体过程来处理。隔离法和整体法看上去相互对立,但两者在本质上是统一的,因为将几个物体看作一个整体之后,还是要将它们与周围的环境隔离开来的。 这两种方法广泛地应用在受力分析、动量定理、动量守恒、动能定理、机械能守恒等问题中。 对于连结体问题,通常用隔离法,但有时也可采用整体法。如果能够运用整体法,我们应该优先采用整体法,这样涉及的研究对象少,未知量少,方程少,求解简便;不计物体间相互作用的内力,或物体系内的物体的运动状态相同,一般首先考虑整体法。对于大多数动力学问题,单纯采用整体法并不一定能解决,通常采用整体法与隔离法相结合的方法。 一、静力学中的整体与隔离 通常在分析外力对系统的作用时,用整体法;在分析系统内各物体(各部分)间相互作用时,用隔离法.解题中应遵循“先整体、后隔离”的原则。 【例1】在粗糙水平面上有一个三角形木块a ,在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个木块b 和c ,如图所示,已知m1>m2,三木块均处于静止,则粗糙地面对于三角形木块( ) A .有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向右 B .有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向左 C .有摩擦力作用,但摩擦力的方向不能确定 D .没有摩擦力的作用 【解析】由于三物体均静止,故可将三物体视为一个物体,它静止于水平面上,必无摩擦力作用,故选D . 【点评】本题若以三角形木块a 为研究对象,分析b 和c 对它的弹力和摩擦力,再求其合力来求解,则把问题复杂化了.此题可扩展为b 、c 两个物体均匀速下滑,想一想,应选什么? 【例2】有一个直角支架AOB ,AO 水平放置,表面粗糙,OB 竖直向下,表面光滑,AO 上套有小环P ,OB 上套有小环Q ,两环质量均为m ,两环间由一根质量可忽略、不可伸展的细绳相连,并在某一位置平衡,如图。现将P 环向左移一小段距离,两 环再次 A O B P Q

高一物理典型例题

高一物理必修1知识集锦及典型例题 一. 各部分知识网络 (一)运动的描述: 测匀变速直线运动的加速度:△x=aT 2 ,6543212 ()()(3) a a a a a a a T ++-++=

a与v同向,加速运动;a与v反向,减速运动。

(二)力: 实验:探究力的平行四边形定则。 研究弹簧弹力与形变量的关系:F=KX.

(三)牛顿运动定律: . 改变

(四)共点力作用下物体的平衡: 静止 平衡状态 匀速运动 F x 合=0 力的平衡条件:F 合=0 F y 合=0 合成法 正交分解法 常用方法 矢量三角形动态分析法 相似三角形法 正、余弦定理法 物 体 的平衡

二、典型例题 例题1..某同学利用打点计时器探究小车速度随时间变化的关系,所用交流电的频率为50 Hz,下图为某次实验中得到的一条纸带的一部分,0、1、2、3、4、5、6、7为计数点,相邻两计数点间还有3个打点未画出.从纸带上测出x1=3.20 cm,x2=4.74 cm,x3=6.40 cm,x4=8.02 cm,x5=9.64 cm,x6=11.28 cm,x7=12.84 cm. (1)请通过计算,在下表空格内填入合适的数据(计算结果保留三位有效数字); (2)根据表中数据,在所给的坐标系中作出v-t图 象(以0计数点作为计时起点);由图象可得,小车 运动的加速度大小为________m /s2 例2. 关于加速度,下列说法中正确的是 A. 速度变化越大,加速度一定越大 B. 速度变化所用时间越短,加速度一定越大 C. 速度变化越快,加速度一定越大 D. 速度为零,加速度一定为零 例3. 一滑块由静止开始,从斜面顶端匀加速下滑,第5s末的速度是6m/s。求:(1)第4s末的速度;(2)头7s内的位移;(3)第3s内的位移。 例4. 公共汽车由停车站从静止出发以0.5m/s2的加速度作匀加速直线运动,同时一辆汽车以36km/h的不变速度从后面越过公共汽车。求: (1)经过多长时间公共汽车能追上汽车? (2)后车追上前车之前,经多长时间两车相距最远,最远是多少? 例5.静止在光滑水平面上的物体,受到一个水平拉力,在力刚开始作用的瞬间,下列说法中正确的是 A. 物体立即获得加速度和速度

高中物理引力场、电场、磁场经典解题技巧专题辅导

高中物理引力场、电场、磁场经典解题技巧专题辅导 【考点透视】 一万有引力定律 万有引力定律的数学表达式:2 21r m m G F =,适用条件是:两个质点间的万有引力的计算。 在高考试题中,应用万有引力定律解题常集中于三点:①在地球表面处地球对物体的万有引力近似等于物体的重力,即mg R Mm G =2,从而得出2gR GM =,它在物理量间的代换时非常有用。②天体作圆周运动需要的向心力来源于天体之间的万有引力,即r mv r Mm G 22=;③圆周运动的有关公式:T πω2=,r v ω=。 二电场 库仑定律:221r Q kQ F =,(适用条件:真空中两点电荷间的相互作用力) 电场强度的定义式:q F E = (实用任何电场),其方向为正电荷受力的方向。电场强度是矢量。 真空中点电荷的场强:2r kQ E =,匀强电场中的场强:d U E =。 电势、电势差:q W U AB B A AB = -=??。 电容的定义式:U Q C =,平行板电容器的决定式kd S C πε4=。 电场对带电粒子的作用:直线加速 221mv Uq = 。偏转:带电粒子垂直进入平行板间的 匀强电场将作类平抛运动。 提醒注意:应熟悉点电荷、等量同种、等量异种、平行金属板等几种常见电场的电场线

和等势面,理解沿电场线电势降低,电场线垂直于等势面。 三磁场 磁体、电流和运动电荷的周围存在着磁场,其基本性质是对放入其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用。 熟悉几种常见的磁场磁感线的分布。 通电导线垂直于匀强磁场放置,所受安培力的大小:BIL F =,方向:用左手定则判定。 带电粒子垂直进入匀强磁场时所受洛伦兹力的大小: qvB F =,方向:用左手定则判定。若不计带电粒子的重力粒子将做匀速圆周运动,有qB mv R =,qB m T π2=。 【例题解析】 一万有引力 例1地球(看作质量均匀分布的球体)上空有许多同步卫星,同步卫星绕地球近似作匀速圆周运动,根据所学知识推断这些同步卫星的相关特点。 解析:同步卫星的周期与地球自转周期相同。因所需向心力由地球对它的万有引力提供,轨道平面只能在赤道上空。设地球的质量为M ,同步卫星的质量为m ,地球半径为 R ,同步卫星距离地面的高度为h ,由向万F F =,有 )(4)(22 2h R T m h R GmM ++π=,得R GMT h -=3224π;又由h R v m h R GmM +=+22)(得h R GM v +=;再由ma h R GmM =+2)(得2) (h R GM a +=。由以分析可看出:地球同步卫星除质量可以不同外,其轨道平面、距地面高度、线速度、向心加速度、角速度、周期等都应是相同的。 点拨:同步卫星、近地卫星、双星问题是高考对万有引力定律中考查的落足点,对此应引起足够的重视,应注意准确理解相关概念。 例2某星球的质量为M ,在该星球表面某一倾角为θ的山坡上以初速度0v 平抛一个物

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