“带电粒子在有界磁场中运动专题”{一}高考.ppt

“带电粒子在有界磁场中运动”专题（一、二） ．相关物理知识、规律 （1）基本知识：带电粒子作匀速圆周运动的半径:、 周期 转过任意角度θ时，经历的时间 、 经过弧长为L经历的时间 （2）找圆心的两种方法： 方法1：已知射入和射出磁场的速度方向时，根据f洛⊥V ,因此f洛 延长线的交点，即为圆心O ；如图1所示 方法2：已知初速度（或末速度）的方向和弦长时，作垂直于初速度的直线和弦长的中垂线，交点即为圆心O，如图2所示. 方法3：已知两弦长，则分别作两弦的中垂线，相交即为圆心。 （2）找圆心的两种方法： 1.（2004年全国湖北湖南卷-24-18分）如图3所示，在y0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上y=2h处的 P2点进入磁场，并经过y轴上 y=-2h处的P3点。不计重力。 求⑴电场强度的大小。⑵粒 子到达P2时速度的大小和方 向。⑶磁感应强度的大小。 2.（99年全国卷-31-12分，压轴题)如图5所示，一带电质点,质量为m，电量为q，以平行于Ox轴的速度v从y轴上的a点射入图中第一象限所示的区域。为了使该质点能从x轴上的b点以垂直于Ox轴的速度v射出，可在适当的地方加一个垂直于xy平面、磁感应强度为B的匀强磁场。若此磁场仅分布在一个圆形区域内，试求这圆形磁场区域的最小半径.重力忽略不计。（找圆心） 3.（2004年全国Ⅳ-24-19分）一匀磁场，磁场方向垂直于xy平面，在xy平面上，磁场分布在以O为中心的一个圆形区域内。一个质量为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。后来，粒子经过y轴上的P点，此时速度方向与y轴的夹角为30°，P到O的距离为L，如图所示。不计重力的影响。求磁场的磁感强度B的大小和xy平面上磁场区域的半径R。 三种基本模型 4.(2004年天津-23-15分)钍核发生衰变生成镭核 并放出一个粒子．设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S1和S2间电场时，其速度为V0。，经电场加速后，沿O X方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，OX垂直平板电极S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与OX方向的夹角θ=600 ,如图13所示，整个装置处于真空中．(1)写出钍核的衰变方程；(2)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；(3)求粒子在磁场中运动所用时间t 变式题（4-1）．（05全国Ⅲ-16 分）图中MN表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B 。一带电粒子从平板上的狭缝O处以垂直于平板的初速v射入磁场区域，最后到达平板上的P 点。已知B ．v以及P 到O的距离l ．不计重力,求此粒子的电荷q与质量m 之比。 物理模型二 当带电量分别为的粒子在半边界的磁场中运动时；从A点射入磁场，物理模型如图 5(2001年全国-18)如图16所示，在y0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，磁感应强度为B．一带正电的粒子以速度V0从O点射人磁场，入射方向在Xy平面内，与X轴正方向的夹角为θ ．若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L ，求该粒子的电荷量和质量之比 。 6（05年广东）如图12所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域Ⅰ．Ⅱ中，A2A4与A1A3的夹角为60o。一质量为m．带电量为+q的粒子以某一速度从Ⅰ区的边缘点A1处沿与A1A3成30o角的方向射入磁场，随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O进入Ⅱ区，最后再从A4处射出磁场。已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t，求Ⅰ区和Ⅱ区中磁感应强度的大小（忽略粒子重力）。 “带电粒子在有界磁场中运动”专题（二） 物理模型三 带负电的粒子初速度垂直圆形磁场的圆心入射时，其物理模型如图18所示：由图18可知：(1)粒子出射的速度方向的反向延长线肯定经过圆形磁场的圆心；有 ； 其中 R=mv/qB （3）若圆形磁场周围是绝缘板，粒子与板碰撞是弹性碰撞，则粒子碰后的速度大小不变，碰后的速度方向又指向了圆心；如此反复在圆形磁场中运动，如图19所示；若粒子与板碰撞K-1次，经过n转之后射出; 则对应的磁场的圆心角 ， (其中r为粒子的偏转半径，R为圆形磁场的半径)，经过的时间 （n=1,2,3???; K=3，4，5???） 射出磁场. 7：（2006天津卷-24-18分）在以坐标原点 O为 圆心、半径为 r的圆形区域内，存在