人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 专题提升二 带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界和多解问题.ppt

方法技巧解决带电粒子在匀强磁场中运动的多解问题的关键是充分考虑问题的各种可能性,认真分析其物理过程,画出各种可能的运动轨迹,找出隐含的几何关系,综合运用数学、物理知识求解。对点演练2.如图甲所示,M、N为竖直放置彼此平行的两块平板,板间距离为d,两板中央各有一个小孔O、O正对,在两板间有垂直于纸面方向的磁场,磁感应强度随时间的变化如图乙所示。有一群正离子在t=0时垂直于M板从小孔O射入磁场。已知正离子质量为m、电荷量为q,正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0,不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响,不计离子所受重力。求:(1)磁感应强度B0的大小;(2)要使正离子从O垂直于N板射出磁场,正离子射入磁场时的速度v0的可能值。解析设垂直于纸面向里的磁场方向为正方向。(2)要使正离子从O孔垂直于N板射出磁场,v0的方向应如图所示学以致用·随堂检测全达标12341.(带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界问题)(2024江苏泰州靖江高级中学高二校考)如图所示,空间存在四分之一圆形磁场区域,半径为R,磁感应强度为B,磁场方向垂直纸面向外。电子以初速度v从圆心O沿OC方向射入磁场,恰好由A点射出。不计电子的重力,弧AD对应的圆心角为60°,要使电子从弧AD之间射出,电子从O点射入的初速度可能是()B123412342.(带电粒子在有界磁场中运动的多解问题)(2024河北衡水第二中学高二校考)如图所示,边长为a=0.4m的正方形区域ABCD内无磁场,正方形中线PQ将区域外分成左右两个磁感应强度均为B=0.2T的匀强磁场区域,PQ右侧磁场方向垂直于纸面向外,PQ左侧磁场方向垂直于纸面向里。现将一质量为m=1×10-8kg,电荷量为q=2×10-6C的正粒子从AB中点以某一速率垂直于AB射入磁场,不计粒子的重力,若粒子能垂直于BC射入正方形区域内,则()A.粒子的最大速度为12m/sB.粒子的速度可能为10m/sD.粒子的速度可能为2m/sC123412343.(带电粒子在有界匀强磁场中运动的多解问题)(多选)(2022湖北卷)在如图所示的平面内,分界线SP将宽度为l的矩形区域分成两部分,一部分充满方向垂直于纸面向外的匀强磁场,另一部分充满方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,SP与磁场左右边界垂直。离子源从S处向磁场中射入速度大小不同的正离子,离子入射方向与磁场方向垂直且与SP成30°角。已知离子比荷为k,不计重力。若离子从P点射出,设出射方向与入射方向的夹角为θ,则离子的入射速度和对应θ角的可能组合为()BC1234甲乙解析若离子通过下部分磁场直接到达P点,运动轨迹如图甲所示,根据几何可知出射速度与SP成30°角向上,故出射方向与入射方向的夹角为θ=60°。当离子上下两部分磁场均经历一次后从P点射出时,运动轨迹如图乙所示,因为上下磁感应强度均为B,123412344.(带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界问题)如图所示,PN和MQ两板平行且板间存在垂直纸面向里的匀强磁场,两板间距离及PN和MQ长均为d,一质子从PN板的正中间O点以速度v0垂直射入磁场,已知质子电荷量为e,质量为m。为使质子能射出两板间,求磁感应强度B的大小的取值范围。1234解析由左手定则确定,质子向上偏转。B较小时,质子从M点射出(如图所示),此时轨道的圆心为O点,由平面几何知识得学习目标1.会分析带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界问题。(科学思维)2.了解多解成因,会分析带电粒子在匀强磁场中运动的多解问题。(科学思维)重难探究·能力素养全提升目录索引学以致用·随堂检测全达标重难探究·能力素养全提升探究点一带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界问题知识归纳带电粒子在有界匀强磁场中做匀速圆周运动时,带电粒子速度大小的变化,引起带电粒子做圆周运动的半径发生变化。或者随着带电粒子速度方向的变化使带电粒子的运动状态在某一时刻发生变化。找到临界点对应的条件是解决此类问题的突破口。解决此类问题应注意以下结论:(1)刚好穿出或刚好不能穿出磁场的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切。(2)当以一定的速率垂直射入磁场时,运动的弧长越长、圆心角越大,则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长。(3)当比荷相同,速率v变化时,带电粒子在匀强磁场中运动的圆心角越大的,运动时间越长。特别提示1.平行边界如图是带电粒子从两个平行边界射出的三种临界轨迹。2.三角形边界磁场正△ABC区域内存在垂直纸面的匀强磁场,一带正电的粒子垂直AB方向进入磁场,粒子能从AC间射出的两个临