磁场对运动电荷的作用洛伦兹力⊙问题导引如图8－2－1.PPT

[答案]　(1)7.2×103 N/C　(2)4 cm (3)3.86×10－4 s　(4)4 cm ⊙规律总结 求解带电粒子在磁场中运动多解问题的技巧 (1)认真审题，找出题目中条件的不确定因素． (2)作出粒子运动轨迹示意图(全面考虑多种可能性)． (3)若为周期性重复的多解问题，寻找通项式，若是出现几种解的可能性，注意每种解出现的条件． 4．如图8－2－17所示，垂直纸面向里的匀强磁场以MN为边界，左侧磁感应强度为B1，右侧磁感应强度为B2，B1＝2B2＝2 T，比荷为2×106 C/kg的带正电粒子从O点以v0＝4×104 m/s的速度垂直MN进入右侧的磁场区域，求粒子通过距离O点4 cm的磁场边界上的P点所需的时间． 突破训练 图8－2－17 故粒子经过半个圆周恰好到达P点，轨迹如图1所示， 12．带电粒子在有界磁场中的运动模型 带电粒子在有界磁场中的运动问题．常见的有：直线边界磁场中的运动问题、圆形边界磁场中的运动问题、平行边界磁场中的运动问题、两边界互相垂直磁场中的运动问题等． 不管磁场边界是怎样的，处理问题的方法都相同，在解题过程中要注意以下几点： 解题素能培养 物理模型构建 (1)抓住直线边界的对称性：从同一直线边界射入的粒子，又从同一直线边界射出时，速度方向与边界的夹角相等，如图8－2－18. 图8－2－18 (2)抓住圆形边界的对称性：粒子沿半径方向进入有界圆形磁场区域．射出磁场时速度方向必沿半径背离圆心方向，如图8－2－19. 图8－2－19 (3)掌握确定圆心的两种方法：(如图8－2－20所示) 图8－2－20 (4)掌握求解半径的常见方法：(如图8－2－21所示) 图8－2－21 (15分)如图8－2－22所示，条形区域AA′BB′中存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B的大小为0.3 T，AA′、BB′为磁场边界，它们相互平行，条形区域的长度足够长，宽度d＝1 m．一束带正电的某种粒子从AA′上的O点以大小不同的速度沿着与AA′成60°角、大小不同的速度射入磁场，当粒子的速度小于某一值v0时，粒子在磁场区域内的运动时间均为t0＝4×10－8 s；当粒子速度为v1时，刚好垂直边界BB′射出磁场．取π≈3，不计粒子所受重力．求： 图8－2－22 [审题指导]　 1．审读题干，获取有用信息 ①速度小于v0时，粒子在磁场中运动时间不变，所以圆弧所对圆心角不变． ②速度为v1时，粒子垂直于BB′射出磁场． 2．分析设问，确定解题方案 ①画出粒子运动示意图，确定圆心，求出半径大小． ②利用圆周公式和半径公式进行求解． [解题规范]　(1)若粒子的速度小于某一值v0时，则粒子不能从BB′离开磁场区域，只能从AA′边离开，无论粒子速度大小，在磁场中运动的时间相同，轨迹如图1所示(图中只画了一个粒子的轨迹)． 粒子在磁场区域内做圆周运动的圆心角均为φ1＝240°，(1分) 图1 当粒子速度为v1时，刚好垂直边界BB′射出磁场区域如图2所示．此时轨迹所对圆心角φ2＝30°，(1分) 有R1sin 30°＝d(1分) 图2 ⊙规律总结 求解带电粒子在有界磁场中运动的临界问题的常用规律 (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道与边界相切． (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)从同一边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等．在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子必沿径向射出． [随堂演练] 1．(2014·安徽江南十校联考)如图8－2－23所示，三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°，则它们在磁场中运动的时间之比为 训练高效提能 图8－2－23 2．(2014·武汉联考)如图8－2－24所示，带异种电荷的粒子a、b以相同的动能同时从O点射入宽度为d的有界匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°，且同时到达P点．a、b两粒子的质量之比为 A．1∶2 B．2∶1 C．3∶4 D．4∶3 图8－2－24 答案　C 3．(2014·四川名校模拟)位于法瑞两国边境的欧洲大型强子对撞机，在2011年11月份发生惊天一“撞”，在地下百米深处、周长27公里的环形隧道内，两股质子束以接近光速水平(能量达3.5万亿电子伏)迎面相撞，产生了一个温度为太阳核心温度100万倍的火球，实验的成功将开启粒子物理学研究的新世纪，参与这个项目的英国科学家热烈庆祝了这个具有里程碑意义的实验，欧洲