- 高三物理带粒子偏转
高三物理带粒子偏转的常见类型包括:
1. 电场中的带电粒子(离子)偏转,例如在模拟偏转电场中,带电粒子在电场力和洛伦兹力作用下发生偏转。
2. 磁场中的带电粒子(电子、质子、离子)偏转,例如在复合场中,带电粒子在重力、电场力和磁场中受到力作用发生偏转。
以上两种类型是高考中的常见考点,需要考生对相关知识点进行深入理解和熟练掌握。
相关例题:
题目:带电粒子在电场中的偏转
【问题背景】
在一个电场中,带电粒子受到电场力的作用,会发生偏转。在磁场中,粒子也会发生偏转,但本题只讨论电场中的偏转。
【问题描述】
一个质量为m的粒子,带电量为+q,以初速度v0射入一个匀强电场中,电场强度为E。粒子在电场中发生偏转,求粒子离开电场时的偏移距离和偏转角度。
【问题分析】
1. 粒子在电场中受到电场力作用,其运动可分解为垂直于电场力方向的分运动和沿着电场力方向的分运动。
2. 垂直于电场力方向的分运动是匀速直线运动,其位移为y = v0t;沿着电场力方向的分运动是匀加速直线运动,其位移为x = EEt。
3. 偏转角度为粒子在垂直于电场力方向上的速度变化与初速度之间的夹角。
【解题步骤】
1. 根据牛顿第二定律和运动学公式,可得到垂直于电场力方向的位移:
y = (1/2)at² = (qE/2m)t²
= (qEt²/2mv0²)
2. 沿着电场力方向的位移:
x = vt = EEt
3. 偏转角度为粒子在垂直于电场力方向上的速度变化与初速度之间的夹角:tanθ = (y/x) = (qE/mv0²)
4. 粒子离开电场时的偏移距离为:d = sqrt(x² + y²) = sqrt((qE² + m²v0²) / (mv0²))
【例题应用】
假设一个质量为m的粒子以初速度v0射入一个水平放置的平行板电容器中,平行板电容器的极板宽度为L,间距为d,极板长为L/2。求粒子离开平行板电容器时的偏移距离和偏转角度。
【答案】
根据上述解题步骤,可得到粒子离开平行板电容器时的偏移距离为:d = sqrt(4kQ²d² / (CεS))
偏转角度tanθ = (qE/mv0²) = (kQd/mv0²CεS)
其中k为静电力常数,Q为极板上积累的电荷量,C为平行板电容器的电容,ε为极板间的介电常数,S为极板面积。
注意:本题只讨论了带电粒子在匀强电场中的偏转情况,实际情况可能更复杂,需要考虑粒子的初速度、电荷量、质量等因素的影响。
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