专题:带电粒子在有界磁场中的运动和临界问题
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
两类典型问题
1.带电粒子在有界匀强磁场中(只受洛 伦兹力)做圆弧运动; 2.带电粒子在磁场中运动时的临界问题 (或多解问题)的讨论
概述
• 1、本类问题对知识考查全面,涉及到力学、 电学、磁学等高中物理的主干知识,对学生 的空间想象能力、分析综合能力、应用数学 知识解决物理问题能力有较高的要求,是考 查学生多项能力的极好的载体,因此成为历 年高考的热点。 • 2、从试题的难度上看,多属于中等难度或 较难的计算题。原因有二:一是题目较长, 常以科学技术的具体问题为背景,从实际问 题中获取、处理信息,把实际问题转化成物 理问题。二是涉及数学知识较多(特别是几 何知识)。
mv 解:(1) R eB (本题是物理方法求半径 )
(2)由几何知识得:圆心角: α = θ
m t T 2 eB
2 r R
R θ 2 O1
v
(3)由如图所示几何关系可知, tan
mv tan 所以:r eB 2
练、如图虚线所示区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场,
一束速度大小各不相同的质子正对该区域的圆心O射入
2.解题的基本步骤为:找圆心——画轨迹——定半径
3.注意圆周运动中的对称性:
(1) 粒子进入单边磁场时,入射速度与边界夹角等于出射 速度与边界的夹角,并且两个速度移到共点时,具有轴 对称性。 (2) 在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必沿径向射出.
4、解题经验:运动轨迹的半径R往往跟线速度V联系在一起, 进而跟磁感应强度B 、质荷比q/ml有关。运动轨迹对应的圆心 角θ往往跟运动时间t有关。 总而言之:几何量用几何方法求。几何量与物理量有关。
5d
v0
d
思考:
1.假设磁场是无界的,各电 子的运动轨迹怎样?
v0
半径相等的圆
所有运动轨迹的圆心在 一条直线上
2. 磁场较小时,轨迹半径较大。 哪个电子最有可能从右侧飞出? 最上面的电子
3.当磁场很大,运动半径较小, 哪个电子最有可能从左侧飞出? 依然是最上面的电子
综上所述,不管B取什么值,在同一磁场中的电子的 运动轨迹的半径都是一样的,只是运动轨迹的位置不 同,而且只要最上面的电子不飞出,其他电子都不会 飞出。
临界问题之不确定情况讨论
1.电性不确定引起的分类讨论问题。 2.入射点不确定引起的临界问题。 3.出射点不确定引起的临界问题。
4.入射速度方向确定、大小不确定,从而使 得轨迹多样,并且出射点不确定,引起的 临界问题。 5.入射速度大小确定,方向不确定,从而引 起的临界问题
一、电性不确定 引起的分类讨论
O′ 解: 作入射速度的垂线与ab的垂直平分线交于 O′点, O′点即为轨迹圆的圆心。画出离子在磁 场中的轨迹如图示: ∠a O′b=2 =60º , 则r=2R=0.2m
2 mv qvB = r
A.4×105 m/s C. 4×106 m/s
B. 2×105 m/s D. 2×106 m/s
r r
带电粒子在圆形磁场中的运动
从平面几何的角度看,是粒子轨迹圆与磁场边界圆的两圆 相交问题。
一般情形:
B O C A B 有用规律三:(记下P96) 磁场圆心O和运动轨迹圆心O′都 在入射点和出射点连线AB的中 垂线上。 或者说两圆心连线OO′与两个交 点的连线AB垂直。
边 界 圆
O'
轨迹圆
例如图虚线所围圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场B。 电子束沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场,经过磁场 区后,电子束运动的方向与原入射方向成θ角。设电子质量 为m,电荷量为e,不计电子之间的相互作用力及所受的重力。 求: (1)电子在磁场中运动轨迹的半径R; r B (2)电子在磁场中运动的时间t; v O θ (3)圆形磁场区域的半径r。
例、如图,在第I象限范围内有垂直xOy平面的匀强磁场B。质量 为m、电量大小为q的带电粒子(不计重力),在xOy平面里经原 点O射入磁场中,初速度为v0,且与x轴成60º 角,试分析计算: (1)穿越磁场时运动方向发生的偏转角多大? (2)带电粒子在磁场中运动时间多长? y B
如粒子带正电,则:
60º
v
60º
如粒子带负电,则:
O
120º
x
二、入射点不确定引起的临界问题
例
如下图所示,两块长度均为5d的金属板相距d, 平行放置,下板接地,两极间有垂直只面向里的匀强 磁场,一束宽为d的电子束从两板左侧垂直磁场方向 射入两极间,设电子的质量为m,电量为e,入射速度 为v0,要使电子不会从两极间射出,求匀强磁场的磁 感应强度B应满足的条件。
O1
mv 0 2mv 0 综上所述, B 13ed ed
三、出射点不确定引起的临界问题
O
例、如图,长为L的水平不带电极板间
有垂直纸面向内的匀强磁场B,板间
距离也为L,现有质量为m,电量为q 的带正电粒子(不计重力),从左边
极板间中点处垂直磁场以速度v平行
极板射入磁场,欲使粒子不打在极板 上,则入射速度v应满足什么条件?
①B较大时,R较小,电子恰好从左侧 飞出有:
5d
O2
R2
d
mv 0 d 2mv 0 d R2 , 即 ,得 B 2 eB 2 ed
②B较小时,R较大,电子恰好从右侧 飞出,有:
(R1 d ) (5d ) R , 得R1 13d
2 2
2 1
R1
mv 0 mv 0 13d 得B eB 13ed
v θ
v
θ
O
v
α α α
2 画圆弧: 3 定半径: 几何法求半径 公式求半径
O 4 算时间:先算周期,再用圆心角 2m 算时间 θ = 2α T t T qB 2 注意:θ 应以弧度制表示
双边界磁场(一定宽度的无限长磁场)
例、一正离子,电量为q ,质量为m, 垂直射入磁感应强度为B、宽度为d 的匀强磁场中,穿出磁场时速度方向 与其原来入射方向的夹角是30°, (1)离子的运动半径是多少? (2)离子射入磁场时速度是多少? (3)穿越磁场的时间又是多少?
θ
x v
入射速度与边界夹角= 出射速度与边界夹角
y v pθ o
θ
L R sin 4
q 2v si n m LB
f洛
θθ
x v
带电粒子在圆形磁场中的运动
从平面几何的角度看,是粒子轨迹圆与磁场边界圆的两圆 相交问题。
特殊情形:
v α B
O θ 边 界 圆
θ
O′
轨 迹 圆
有用规律二(请记下P96) 在圆形磁场内,入射速度沿径 向,出射速度也必沿径向.
例、如图,在PMN区域内分布有磁感应强度为B的匀强磁场, 磁场方向垂直于纸面向里,有一束正离子流(不计重力),
沿纸面垂直于磁场边界MN方向从A点垂直边界射入磁场,
已知MA=d,∠PMN45º ,离子的质量为m、带电荷量为q、 要使离子不从MP边射出,离子进入磁场的速度最大不能超
过多少?
P
B v0 M O A
——周期T与R和v无关 仅由粒子种类(m、q) 2 m 决定,和磁感应强度B 2 r = 运动周期: T = qB 决定。 v
qB 角速度: ω m
1 qB 频率: f T 2 m
2 1 (qBR) 动能: E mv 2 k 2 2m
解题的基本过程与方法
1 找圆心:
已知任意两点速度方向:作垂线 可找到两条半径,其交点是圆心。 已知一点速度方向和另外一点的 位置:作速度的垂线得半径,连 接两点并作中垂线,交点是圆心。
例、如图,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于 纸面向里,PQ为 该磁场的右边界线,磁场中有一点O到PQ的距离为r。现从点 O以同一速率将相同的带负电粒子向纸面内各个不同的方向射 出,它们均做半径为r的匀速圆周运动,求带电粒子打在边界 PQ上的范围(粒子的重力不计)。 P P M 2r O O O r Q N Q Q r P
强调: 本规律是在单边界磁场中总结出的,但是适用于任何类型的磁场
例如图所示,在y < 0的区域内存在匀强磁场, 磁场方向如图,磁感应强度为B。一带正电的粒 子以速度v从O点射入磁场,入射方向在xoy平面 内,与x轴正向的夹角为θ。若粒子射出磁场的 位置与O点的距离为L,求该粒子的比荷q/m。
y
p
o
2
θ2
R2
练、某离子速度选择器的原理图如图,在半径为R=10cm
的圆形筒内有B= 1×10-4 T 的匀强磁场,方向平行于轴 线。在圆Βιβλιοθήκη Baidu形筒上某一直径两端开有小孔a、b。现有一 束比荷为q/m=2 ×1011 C/kg的正离子,以不同角度α入射, 其中入射角 α =30º ,且不经碰撞而直接从出射孔射出的 αa 离子的速度v大小是 ( ) C
L 5L 5qBL 2 从右边出, ( R1 ) 2 L2 R1 , 得R1 ,从而 v1 2 4 4m
L
v +q , m
B
L
qBL 5qBL 或者 v 4m 4m
L qBL 从左边出, R 2 ,从而 v2 4 4m
综上所述, v
四、速度方向确定,大小不确定引起的临界问题
60º的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰
好垂直于y轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感
应强度B和射出点的坐标。
解析 :
r
v
y B
2a
mv 3 Bq
O′ O
3mv 得 B 2aq 射出点坐标为(0, 3 a )
a
v 60º
x
单边界磁场
练、如图,虚线上方存在磁感应强度为B的磁场, 一带正电的粒子质量m、电量q,若它以速度v沿与 虚线成300、900、1500、1800角分别射入, 1.请作出上述几种情况下粒子的轨迹 2.观察入射速度、出射速度与虚线夹角间的关系 3.求其在磁场中运动的时间。
N
例、如图,若电子的电量e,质量m,斜向上与
边界成60º射入磁感应强度B,宽度d的磁场, 若要求电子不从右边界穿出,则初速度v0应满
B
足什么条件?斜向下与边界成60º射入时,初
速度又应该满足什么条件? v0 e
e
v0
B
r+rcos60º =d
r-rcos60º =d
d
d
五、速度大小确定,方向不确定引起的临界问题
不计重力。求磁感强度B和磁场区域的半径R。 y 解析: 基本思路: 1)作出运动轨迹;
v 30° P r
L=3r 2)找出有关半径的几何关系: 3)结合半径、周期公式解。 mv2 3mv qvB = B R qL 3 R L 3
L
R v B x
O
我们学了什么
1.带电粒子进入有界磁场,运动轨迹为一段弧线.
• 3、常见的五种有界磁场:单边界磁场、双 边界磁场、矩形磁场、圆形磁场、三角形 磁场 • 4、解题关键有三点: • ①粒子圆轨迹的圆心O的确定 • ②运动半径R的确定 • ③运动周期T的确定
带电粒子在匀强磁场中的运动
由洛伦兹力提供向心力 mv 轨道半径: r = qB
2 mv qvB = r
入射角300时
60 2m m t 360 qB 3qB
入射角900时
180 2m m t 360 qB qB
入射角1500时
300 2m 5m t 360 qB 3qB
入射角1800时
2m t T qB
对称性
有用规律一:(记下书本P96,以备高三复习时查阅) 过入射点和出射点作一直线,入射速度与直线的夹角 等于出射速度与直线的夹角,并且如果把两个速度移到 共点时,关于直线轴对称。
O
b
qBr v 2 1011 10 4 0.2 4 106 m/s m
练、一磁场方向垂直于xOy平面,分布在以O为中心的圆形
区域内。质量为m、电荷量为q的带电粒子,由原点O开 始运动,初速为v,方向沿x正方向。粒子经过y轴上的P
点,此时速度方向与y轴的夹角为30º ,P到O的距离为L。
这个磁场;结果,这些质子在该磁场中运动的时间有的 较长,有的较短,其中运动时间较长的粒子( CD ) A.射入时的速度一定较大 B.在该磁场中运动的路程一定较长
B O s2
C.在该磁场中偏转的角度一定较大
D.从该磁场中飞出的速度一定较小 2m T= Bq
r R tan
v s1 θ1 R1
t = θ 2 T mv R= Bq
O d
v
30°
v
θ
B
答案:
R 2d
2dqB v m
t
m
6qB
附:电偏转与磁偏转的区别
注意: (1)电偏转是类平抛运动 磁偏转是匀速圆周运动 (2)这里射出速度的反向延长线与 初速度延长线的交点不再是宽度 线段的中点。这点与带电粒子在 匀强电场中的偏转结论不同! θ
O
L v
y
R B
练 一个质量为m电荷量为q的带电粒子(不计重力) 从x轴上的P(a,0)点以速度v,沿与x正方向成
1.带电粒子在有界匀强磁场中(只受洛 伦兹力)做圆弧运动; 2.带电粒子在磁场中运动时的临界问题 (或多解问题)的讨论
概述
• 1、本类问题对知识考查全面,涉及到力学、 电学、磁学等高中物理的主干知识,对学生 的空间想象能力、分析综合能力、应用数学 知识解决物理问题能力有较高的要求,是考 查学生多项能力的极好的载体,因此成为历 年高考的热点。 • 2、从试题的难度上看,多属于中等难度或 较难的计算题。原因有二:一是题目较长, 常以科学技术的具体问题为背景,从实际问 题中获取、处理信息,把实际问题转化成物 理问题。二是涉及数学知识较多(特别是几 何知识)。
mv 解:(1) R eB (本题是物理方法求半径 )
(2)由几何知识得:圆心角: α = θ
m t T 2 eB
2 r R
R θ 2 O1
v
(3)由如图所示几何关系可知, tan
mv tan 所以:r eB 2
练、如图虚线所示区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场,
一束速度大小各不相同的质子正对该区域的圆心O射入
2.解题的基本步骤为:找圆心——画轨迹——定半径
3.注意圆周运动中的对称性:
(1) 粒子进入单边磁场时,入射速度与边界夹角等于出射 速度与边界的夹角,并且两个速度移到共点时,具有轴 对称性。 (2) 在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必沿径向射出.
4、解题经验:运动轨迹的半径R往往跟线速度V联系在一起, 进而跟磁感应强度B 、质荷比q/ml有关。运动轨迹对应的圆心 角θ往往跟运动时间t有关。 总而言之:几何量用几何方法求。几何量与物理量有关。
5d
v0
d
思考:
1.假设磁场是无界的,各电 子的运动轨迹怎样?
v0
半径相等的圆
所有运动轨迹的圆心在 一条直线上
2. 磁场较小时,轨迹半径较大。 哪个电子最有可能从右侧飞出? 最上面的电子
3.当磁场很大,运动半径较小, 哪个电子最有可能从左侧飞出? 依然是最上面的电子
综上所述,不管B取什么值,在同一磁场中的电子的 运动轨迹的半径都是一样的,只是运动轨迹的位置不 同,而且只要最上面的电子不飞出,其他电子都不会 飞出。
临界问题之不确定情况讨论
1.电性不确定引起的分类讨论问题。 2.入射点不确定引起的临界问题。 3.出射点不确定引起的临界问题。
4.入射速度方向确定、大小不确定,从而使 得轨迹多样,并且出射点不确定,引起的 临界问题。 5.入射速度大小确定,方向不确定,从而引 起的临界问题
一、电性不确定 引起的分类讨论
O′ 解: 作入射速度的垂线与ab的垂直平分线交于 O′点, O′点即为轨迹圆的圆心。画出离子在磁 场中的轨迹如图示: ∠a O′b=2 =60º , 则r=2R=0.2m
2 mv qvB = r
A.4×105 m/s C. 4×106 m/s
B. 2×105 m/s D. 2×106 m/s
r r
带电粒子在圆形磁场中的运动
从平面几何的角度看,是粒子轨迹圆与磁场边界圆的两圆 相交问题。
一般情形:
B O C A B 有用规律三:(记下P96) 磁场圆心O和运动轨迹圆心O′都 在入射点和出射点连线AB的中 垂线上。 或者说两圆心连线OO′与两个交 点的连线AB垂直。
边 界 圆
O'
轨迹圆
例如图虚线所围圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场B。 电子束沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场,经过磁场 区后,电子束运动的方向与原入射方向成θ角。设电子质量 为m,电荷量为e,不计电子之间的相互作用力及所受的重力。 求: (1)电子在磁场中运动轨迹的半径R; r B (2)电子在磁场中运动的时间t; v O θ (3)圆形磁场区域的半径r。
例、如图,在第I象限范围内有垂直xOy平面的匀强磁场B。质量 为m、电量大小为q的带电粒子(不计重力),在xOy平面里经原 点O射入磁场中,初速度为v0,且与x轴成60º 角,试分析计算: (1)穿越磁场时运动方向发生的偏转角多大? (2)带电粒子在磁场中运动时间多长? y B
如粒子带正电,则:
60º
v
60º
如粒子带负电,则:
O
120º
x
二、入射点不确定引起的临界问题
例
如下图所示,两块长度均为5d的金属板相距d, 平行放置,下板接地,两极间有垂直只面向里的匀强 磁场,一束宽为d的电子束从两板左侧垂直磁场方向 射入两极间,设电子的质量为m,电量为e,入射速度 为v0,要使电子不会从两极间射出,求匀强磁场的磁 感应强度B应满足的条件。
O1
mv 0 2mv 0 综上所述, B 13ed ed
三、出射点不确定引起的临界问题
O
例、如图,长为L的水平不带电极板间
有垂直纸面向内的匀强磁场B,板间
距离也为L,现有质量为m,电量为q 的带正电粒子(不计重力),从左边
极板间中点处垂直磁场以速度v平行
极板射入磁场,欲使粒子不打在极板 上,则入射速度v应满足什么条件?
①B较大时,R较小,电子恰好从左侧 飞出有:
5d
O2
R2
d
mv 0 d 2mv 0 d R2 , 即 ,得 B 2 eB 2 ed
②B较小时,R较大,电子恰好从右侧 飞出,有:
(R1 d ) (5d ) R , 得R1 13d
2 2
2 1
R1
mv 0 mv 0 13d 得B eB 13ed
v θ
v
θ
O
v
α α α
2 画圆弧: 3 定半径: 几何法求半径 公式求半径
O 4 算时间:先算周期,再用圆心角 2m 算时间 θ = 2α T t T qB 2 注意:θ 应以弧度制表示
双边界磁场(一定宽度的无限长磁场)
例、一正离子,电量为q ,质量为m, 垂直射入磁感应强度为B、宽度为d 的匀强磁场中,穿出磁场时速度方向 与其原来入射方向的夹角是30°, (1)离子的运动半径是多少? (2)离子射入磁场时速度是多少? (3)穿越磁场的时间又是多少?
θ
x v
入射速度与边界夹角= 出射速度与边界夹角
y v pθ o
θ
L R sin 4
q 2v si n m LB
f洛
θθ
x v
带电粒子在圆形磁场中的运动
从平面几何的角度看,是粒子轨迹圆与磁场边界圆的两圆 相交问题。
特殊情形:
v α B
O θ 边 界 圆
θ
O′
轨 迹 圆
有用规律二(请记下P96) 在圆形磁场内,入射速度沿径 向,出射速度也必沿径向.
例、如图,在PMN区域内分布有磁感应强度为B的匀强磁场, 磁场方向垂直于纸面向里,有一束正离子流(不计重力),
沿纸面垂直于磁场边界MN方向从A点垂直边界射入磁场,
已知MA=d,∠PMN45º ,离子的质量为m、带电荷量为q、 要使离子不从MP边射出,离子进入磁场的速度最大不能超
过多少?
P
B v0 M O A
——周期T与R和v无关 仅由粒子种类(m、q) 2 m 决定,和磁感应强度B 2 r = 运动周期: T = qB 决定。 v
qB 角速度: ω m
1 qB 频率: f T 2 m
2 1 (qBR) 动能: E mv 2 k 2 2m
解题的基本过程与方法
1 找圆心:
已知任意两点速度方向:作垂线 可找到两条半径,其交点是圆心。 已知一点速度方向和另外一点的 位置:作速度的垂线得半径,连 接两点并作中垂线,交点是圆心。
例、如图,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于 纸面向里,PQ为 该磁场的右边界线,磁场中有一点O到PQ的距离为r。现从点 O以同一速率将相同的带负电粒子向纸面内各个不同的方向射 出,它们均做半径为r的匀速圆周运动,求带电粒子打在边界 PQ上的范围(粒子的重力不计)。 P P M 2r O O O r Q N Q Q r P
强调: 本规律是在单边界磁场中总结出的,但是适用于任何类型的磁场
例如图所示,在y < 0的区域内存在匀强磁场, 磁场方向如图,磁感应强度为B。一带正电的粒 子以速度v从O点射入磁场,入射方向在xoy平面 内,与x轴正向的夹角为θ。若粒子射出磁场的 位置与O点的距离为L,求该粒子的比荷q/m。
y
p
o
2
θ2
R2
练、某离子速度选择器的原理图如图,在半径为R=10cm
的圆形筒内有B= 1×10-4 T 的匀强磁场,方向平行于轴 线。在圆Βιβλιοθήκη Baidu形筒上某一直径两端开有小孔a、b。现有一 束比荷为q/m=2 ×1011 C/kg的正离子,以不同角度α入射, 其中入射角 α =30º ,且不经碰撞而直接从出射孔射出的 αa 离子的速度v大小是 ( ) C
L 5L 5qBL 2 从右边出, ( R1 ) 2 L2 R1 , 得R1 ,从而 v1 2 4 4m
L
v +q , m
B
L
qBL 5qBL 或者 v 4m 4m
L qBL 从左边出, R 2 ,从而 v2 4 4m
综上所述, v
四、速度方向确定,大小不确定引起的临界问题
60º的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰
好垂直于y轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感
应强度B和射出点的坐标。
解析 :
r
v
y B
2a
mv 3 Bq
O′ O
3mv 得 B 2aq 射出点坐标为(0, 3 a )
a
v 60º
x
单边界磁场
练、如图,虚线上方存在磁感应强度为B的磁场, 一带正电的粒子质量m、电量q,若它以速度v沿与 虚线成300、900、1500、1800角分别射入, 1.请作出上述几种情况下粒子的轨迹 2.观察入射速度、出射速度与虚线夹角间的关系 3.求其在磁场中运动的时间。
N
例、如图,若电子的电量e,质量m,斜向上与
边界成60º射入磁感应强度B,宽度d的磁场, 若要求电子不从右边界穿出,则初速度v0应满
B
足什么条件?斜向下与边界成60º射入时,初
速度又应该满足什么条件? v0 e
e
v0
B
r+rcos60º =d
r-rcos60º =d
d
d
五、速度大小确定,方向不确定引起的临界问题
不计重力。求磁感强度B和磁场区域的半径R。 y 解析: 基本思路: 1)作出运动轨迹;
v 30° P r
L=3r 2)找出有关半径的几何关系: 3)结合半径、周期公式解。 mv2 3mv qvB = B R qL 3 R L 3
L
R v B x
O
我们学了什么
1.带电粒子进入有界磁场,运动轨迹为一段弧线.
• 3、常见的五种有界磁场:单边界磁场、双 边界磁场、矩形磁场、圆形磁场、三角形 磁场 • 4、解题关键有三点: • ①粒子圆轨迹的圆心O的确定 • ②运动半径R的确定 • ③运动周期T的确定
带电粒子在匀强磁场中的运动
由洛伦兹力提供向心力 mv 轨道半径: r = qB
2 mv qvB = r
入射角300时
60 2m m t 360 qB 3qB
入射角900时
180 2m m t 360 qB qB
入射角1500时
300 2m 5m t 360 qB 3qB
入射角1800时
2m t T qB
对称性
有用规律一:(记下书本P96,以备高三复习时查阅) 过入射点和出射点作一直线,入射速度与直线的夹角 等于出射速度与直线的夹角,并且如果把两个速度移到 共点时,关于直线轴对称。
O
b
qBr v 2 1011 10 4 0.2 4 106 m/s m
练、一磁场方向垂直于xOy平面,分布在以O为中心的圆形
区域内。质量为m、电荷量为q的带电粒子,由原点O开 始运动,初速为v,方向沿x正方向。粒子经过y轴上的P
点,此时速度方向与y轴的夹角为30º ,P到O的距离为L。
这个磁场;结果,这些质子在该磁场中运动的时间有的 较长,有的较短,其中运动时间较长的粒子( CD ) A.射入时的速度一定较大 B.在该磁场中运动的路程一定较长
B O s2
C.在该磁场中偏转的角度一定较大
D.从该磁场中飞出的速度一定较小 2m T= Bq
r R tan
v s1 θ1 R1
t = θ 2 T mv R= Bq
O d
v
30°
v
θ
B
答案:
R 2d
2dqB v m
t
m
6qB
附:电偏转与磁偏转的区别
注意: (1)电偏转是类平抛运动 磁偏转是匀速圆周运动 (2)这里射出速度的反向延长线与 初速度延长线的交点不再是宽度 线段的中点。这点与带电粒子在 匀强电场中的偏转结论不同! θ
O
L v
y
R B
练 一个质量为m电荷量为q的带电粒子(不计重力) 从x轴上的P(a,0)点以速度v,沿与x正方向成