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运用数学解析法来求解物理题(例题)
2013.11.09 19:18

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运用数学知识解决物理题的典型案例讲解

应用数学解析法解决物理题的能力是高考对中学生的一项基本要求。物理和数学是中学中结合最为紧密的两门学科,数学是解决大部分物理问题的工具,尤其是运算部分。

在解决带电粒子在匀强磁场中偏转的问题时,我们都是运用向心力公式、圆与三角形的边角关系来求解的。在这里,王尚再给大家介绍一种数学解析的方法,几乎不用做辅助线,就能够把题目做出来。下面是全国卷的一道物理题,难度不是很大,如下:

如图所示,在y<0的区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外,磁感强度为B。一带正点的粒子以速度v0从O点射入磁场,入射方向在xy平面内,与x轴正方向的夹角θ若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L,求该粒子电量和质量的比值q/m

物理题图像

数学解析法求解

粒子垂直进入磁场后做匀速圆周运动,如图所示,设圆的半径为R,由几何关系可得圆心C的坐标为(-Rsinθ,-Rcosθ),圆的方程为:

物理题图像

y=0,代入方程解得:x1=0;x2=-2Rsinθ

O、A(出射点)之间的距离l=x1-x2=2Rsinθ……①。

又根据洛仑兹力公式和牛顿第二定律得:物理题图像……②;

解①②得:物理题图像

从上面的解析过程可以看出,应用轨迹方程解决有些物理问题时可以化难为易,取到意想不到的效果,也体现了高考”应用数学知识解决物理问题的能力”在要求,希望大家在课下学习时认真体会。

王尚提醒:

有些问题直接运用数学解析法会有一定的计算难度,同学们课下多做几道题就能想明白其中的道理了。

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