第二节磁场对运动电荷的作用.pptVIP

如图8－2－9，带电粒子以速率v 垂直进入匀强磁场，如带正电，其轨迹为a，如带负电，其轨迹为b. 图8－2－9 2．磁场方向不确定形成多解 图8－2－10 有些题目只告诉了磁感应强度大小，而未具体指出磁感应强度方向，此时必须要考虑磁感应强度方向不确定而形成的多解． 如图8－2－10，带正电粒子以速率v垂直进入匀强磁场，如B垂直纸面向里，其轨迹为a，如B垂直纸面向外，其轨迹为b. 3．临界状态不唯一形成多解 图8－2－11 带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时，由于粒子运动轨迹是圆弧状，因此，它可能穿过去了，也可能转过180°从入射界面这边反向飞出，如图8－2－11所示，于是形成了多解． 4．运动的往复性形成多解 带电粒子在部分是电场、部分是磁场的空间运动时，运动往往具有往复性，从而形成多解．如图8－2－12所示． 图8－2－12 即时应用(即时突破，小试牛刀) 3．长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图8－2－13所示，磁感应强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是(　　) A．使粒子的速度vBqL/(4m) B．使粒子的速度v5BqL/m C．使粒子的速度vBqL/m D．使粒子的速度BqL/(4m)v5BqL/(4m) 图8－2－13 经典题型探究 带电粒子在有界匀强磁场中的运动 例1 (1)粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷q/m； (2)此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y轴正方向夹角的取值范围； (3)从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间． 图8－2－14 【思路点拨】　解决此类问题的关键是两点： (1)根据圆周运动的特点画出运动轨迹并确定圆心，利用几何关系求解． (2)在磁场中的运动时间长短与轨迹圆弧所对应的圆心角有关． 图8－2－15 (3)在磁场中飞行时间最长的粒子的运动轨迹应与磁场右边界相切，其轨迹如图8－2－16所示． 图8－2－16 【规律总结】　结合射入和射出情景画出粒子在磁场中的运动轨迹是解决此类问题的关键，对于临界问题，要注意关键词(如恰好)的含义． 带电粒子在匀强磁场中极值临界问题 例2 图8－2－19 【思路点拨】　解决此题需思考以下问题． (1)α粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的旋转方向是逆时针方向，还是顺时针方向？ (2)沿哪个方向射入的α粒子能到达平面感光板的左侧最远点，哪个方向射入的α粒子能到达平面感光板的右侧最远点？ 如图8－2－20所示，因朝不同方向发射的α粒子的圆轨迹都过S，由此可知，某一圆轨迹在圆中N左侧与ab相切，则此切点P1就是α粒子能打中的左侧最远点．为定出P1点的位置，可作平行于ab的直线cd，cd到ab的距离为R，以S为圆心、R为半径，作弧交cd于Q点，过Q作ab的垂线，它与ab的交点即为P1. 图8－2－20 【答案】　20 cm 【规律总结】　(1)对粒子在有界的磁场中运动，要根据题意分析运动中的临界情况，并作出相应的临界轨迹，确定圆心和半径，进而解决问题． (2)分析极值问题时应注意以下结论，再借助数学方法分析． ①刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切． ②当速度v一定时，弧长(或弦长)越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长． ③当速度v变化时，圆心角越大的，运动时间越长． 如图8－2－22所示，一半径为R的绝缘圆筒中有沿轴线方向的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m、带正电荷且电荷量为q的粒子(不计重力)以速度为v从筒壁的A孔沿半径方向进入筒内，设粒子和筒壁碰撞无电荷量和能量的损失，那么要使粒子与筒壁连续碰撞，绕筒壁一周后恰好又从A孔射出，问 带电粒子在磁场中运动的多解问题 例3 图8－2－22 (1)磁感应强度B的大小必须满足什么条件？ (2)粒子在筒中运动的时间为多少？ 【思路点拨】　(1)判明多解的原因是解决多解问题的基础． (2)碰撞次数的不确定性是解决问题的关键． 【解析】　(1)粒子射入圆筒后受洛伦兹力作用而偏转，设第一次与B点碰撞，碰后速度方向又指向O点，假设粒子与筒壁撞n－1次，运动轨迹是n段相等的圆弧，再从A孔射出．设第一段圆弧的圆心为O′，半径为r(图8－2－23)，则 图8－2－23 【规律总结】　由于粒子在磁场中做匀速圆周运动的重复性和粒子运动方向的不确定性，导致本题有多种解，解决此类问题时，应分清导致粒子运动多解的原因，再结合相关的规律进行求解． 山东水浒书业有限公司· 优化方案系列丛书 基础知识梳理 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 第8章　磁场 山东水浒书业有限公司· 优化方案系列丛书 基础知识梳理 课堂互动讲练 经典题