2.衛(wèi)星的速度、角速度、加速度、周期和軌道半徑的關(guān)系
①υ= ,即線速度 υ∝;
②ω = ,即角速度ω∝;
③T = ,即周期T∝,或 = ,即開普勒第三定律;
④a = ,即向心加速度a∝
1.研究天體運動的基本方法:
研究人造衛(wèi)星、行星等天體的運動時,我們進行了以下近似:中心天體是不動的,環(huán)繞天體以中心天體的球心為圓心做勻速圓周運動;環(huán)繞天體只受到中心天體的萬有引力作用,這個引力提供環(huán)繞天體圓周運動的向心力.
即 G = m2 = m2ω2r = m2()2r
6.(★★★★★)如圖17-13所示,帶正電的小球,電量q = 1C , 質(zhì)量m = 1kg ,被長L = 1m的繩子系于錐體頂端,錐體頂角為120°,此裝置處于磁感應(yīng)強度為B = 1T的勻強磁場中,問小球繞錐體旋轉(zhuǎn)角速度ω取何值時,它可剛剛離開錐面?(g取10 m/s2)
5.(★★★★)某空間存在著一個變化的電場和一個變化的磁場,電場方向向右(如圖17-12(a)中由B到C的方向),電場變化如圖(b)中E-t圖象,磁感應(yīng)強度變化如圖(c)中B-t圖象。在A點,從t = 1s(即1s)開始,每隔2s ,有一個相同的帶電粒子(重力不計)沿AB方向(垂直于BC)以速度v射出,恰能擊中C點,若= 2且粒子在AC間運動的時間小于1s ,求
圖17-12
(1)圖線上E0和B0的比值,磁感應(yīng)強度B的方向;
(2)若第1個粒子擊中C點的時刻已知為(1 +Δt)s ,那么第2個粒子擊中C點的時刻是多少?
4.(★★★★)帶電量為q的粒子(不計重力),勻速直線通過速度選擇器F0(電場強度為E ,磁感應(yīng)強度為B1),又通過寬度為l ,磁感應(yīng)強度為B2的勻強磁場,粒子離開磁場時速度的方向跟入射方向間的偏角為θ ,如圖17-11所示。試證明:入射粒子的質(zhì)量m =。
3.(★★★★)如圖17-10所示,在水平正交的勻強電場和勻強磁場中,半徑為R的光滑絕緣豎直圓環(huán)上,套有一個帶正電的小球,已知小球所受電場力與重力相等,小球在環(huán)頂端A點由靜止釋放,當(dāng)小球運動的圓弧為周長的幾分之幾時,所受磁場力最大?
2.(★★★)如圖17-9所示,帶電液滴從h高處自由落下,進入一個勻強電場和勻強磁場互相垂直的區(qū)域,磁場方向垂直紙面,電場強度為E ,磁感應(yīng)強度為B 。已知液滴在此區(qū)域中做勻速圓周運動,則圓周運動的軌道半徑R=_________。
1.(★★★)如圖17-8所示是等離子體發(fā)電機的示意圖,磁感應(yīng)強度為B ,兩極間距離為d ,要使輸出電壓為U ,則等離子的速度v為_________,a是電源的________極。
圖17-8 圖17-9
綜合上述[案例探究]例析,可以看出:要正確、迅速解答帶電粒子在復(fù)合場內(nèi)運動類問題,首先必須弄清物理情境,即在頭腦中再現(xiàn)客觀事物的運動全過程,對問題的情境原型進行具體抽象。從而建立起正確、清晰的物理情境。其二,考生應(yīng)對物理知識有全面深入的理解。其三,熟練掌握運用數(shù)學(xué)知識是考生順利解決物理問題的有效手段。
這里所說的復(fù)合場是指重力場、電場、磁場并存的復(fù)合場,分析方法和力學(xué)問題的分析方法基本相同,不同之處就是多了電場力和磁場力,其思路、方法與解題步驟相同,因此在利用力學(xué)的三大觀點(動力學(xué)、能量、動量)分析的過程中,還要注意:
(1)洛倫茲力永遠(yuǎn)與速度垂直、不做功
(2)重力、電場力做功與路徑無關(guān),只由初末位置決定,當(dāng)重力、電場力做功不為零時,粒子動能變化。因而洛倫茲力也隨速率的變化而變化,洛倫茲力的變化導(dǎo)致了所受合外力變化,從而引起加速度變化,使粒子做變加速運動。
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