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带电粒子动态分析
2022-08-21 | 阅:  转:  |  分享 
  
带电粒子在匀强磁场中运动的动态分析问题1:空间有一放射源S,向各个方向放出电荷量为q,质量为m的正离子,速度大小均为v(只分析平面内
运动),放射源S区域存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。问题2例题2:如图所示,一足够长的矩形区域内充满磁感应强度为
B,方向垂直于纸面向里的匀强磁场。现从矩形区域ad边的中点o处垂直于磁场射入一速度方向与ad边夹角为300,大小为v0的带正电粒子
。已知粒子质量为m,电荷量为q,ad边长为L,重力不计。(1)试求粒子能从ab边射出磁场的v0值。(2)粒子在磁场中运动的最长
时间是多少?安吉昌硕高级中学陶锡尧思考:不同方向V形成的轨迹圆有何特点?ss特点:(1)每个带电粒
子的圆轨迹半径相等,周期相等;(2)轨迹圆的圆心分布在以粒子源为圆心,R为半径的一个圆周上。(3)所有轨迹圆都相切与S点。
试画出如图所示v方向形成的轨迹圆。例题1:(2004?广东)如图,真空室内存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度的大
小B=0.60T,磁场内有一块平面感光板ab,板面与磁场方向平行,在距ab的距离l=16cm处,有一个点状的α放射源S,它向各个方
向发射α粒子,α粒子的速度都是v=3.0×106m/s,已知α粒子的电荷与质量之比q/m=5.0×107C/kg,现只考虑在图纸平
面中运动的α粒子,求ab上被α粒子打中的区域的长度.--带电粒子从某一点以速度方向不变而大小在改变射入匀强磁场vma
bB问:粒子能飞出ab边速度大小应满足什么条件?L有一质量为m,电荷量为q的负电荷以速度v垂直cd边进入垂直于纸面向里的
匀强磁场中。磁感应强度为B,磁场边界ab,cd距离为L。abcd找圆心画出几个不同半径的圆轨迹
找出恰好从ab边射出的临界轨迹例3:在边长为2a的正△ABC内存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,有一带正电
q、质量为m的粒子从距A点√3a的D点垂直AB方向进入磁场,如下图所示,若粒子能从AC间离开磁场,求粒子速率应满足什么条件及粒子从
AC间什么范围内射出?ABCD一、旋转圆模型特征带电粒子从某一点以大小不变而方向不限定(如0—180°范围
内)的速度射入匀强磁场中,这类问题都可以归结为旋转圆问题,把其轨迹连续起来观察可认为是一个半径不变的圆,根据速度方向的变化以出射点
为旋转轴在旋转如图1。解题时使用圆规或硬币都可以快捷画出其轨迹,达到快速解答试题的目的。二、缩放圆模型特征
带电粒子从某一点以速度方向不变而大小在改变(或质量改变)射入匀强磁场,在匀强磁场中做半径不断变化的匀速圆周运动。把其轨迹连续起来观
察,好比一个与入射点相切并在放大(速度或质量逐渐增大时)或缩小(速度或质量逐渐减小时)的运动圆,如图8。解题时借助圆规多画出几个半
径不同的圆,可方便发现粒子轨迹特点,达到快速解题的目的。总结
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(本文系在羡智库原创)