高中物理课件--带电粒子运动的临界和多解问题.pptxVIP

专题带电粒子运动的临界和多解问题;;当粒子的入射速度方向一定而大小可变时，粒子做圆周运动的圆心一定在粒子在入射点所受洛伦兹力的方向上，半径R不确定，利用圆规作出一系列大小不同的内切圆，从圆的动态变化中即可发现临界点;;带电粒子在矩形边界磁场中的运动;;;轨迹圆的旋转;;;?;例：(多选)如图所示,带正电的A粒子和B粒子先后以同样

大小的速度从宽度为d的有界匀强磁场的边界上的O点

分别以30°和60°(与边界的夹角)射入磁场,又都恰好不

从另一边界飞出,则下列说法中正确的是?()

A.A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比是?

B.A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比是?;答案????BD由题意知,粒子在磁场中运动时由洛伦兹力提供向心力,根

据qvB=m?,得r=?。由几何关系可得,对粒子B:rBcos60°+rB=d,对粒子

A:rAcos30°+rA=d,联立解得?=?,所以A错误,B正确。再根据r=?,

可得A、B两粒子?之比是?,故C错误,D正确。;例.如图所示,△ABC为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形,比荷为的电子以速度v0从A点沿AB边入射,欲使电子经过BC边,磁感应强度B的取值为?()

A.B?????B.B?

C.B?????D.B?;答案????D由题意,如图所示,电子正好经过C点,此时圆周运动的半径R=?=?,要想电子从BC边经过,电子做圆周运动的半径要大于?,由带电粒子在磁场中运动的半径公式R=?,可得??,即B?,选D。

?;例3、如图，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，PQ为该磁场的右边界线，磁场中有一点O到PQ的距离为r。现从点O以同一速率将相同的带负电粒子向纸面内各个不同的方向射出，它们均做半径为r的匀速圆周运动，求带电粒子打在边界PQ上的范围（粒子的重力不计）。;练1、如图，真空室内存在方向垂直纸面向里，大小B=0.6T的匀强磁场，内有与磁场方向平行的板ab，在距ab距离为l=16cm处，有一点状的放射源S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。;;;例、如图，半径为r=3×10－2m的圆形区域内有一匀强磁场B=0.2T，一带正电粒子以速度v0=106m/s的从a点处射入磁场，该粒子荷质比为q/m=108C/kg，不计重力。若要使粒子飞离磁场时有最大的偏转角，其入射时粒子的方向应如何（以v0与oa的夹角表示）？最大偏转角多大？;O;例、如图，环状匀强磁场围成的中空区域内有自由运动的带电粒子，但由于环状磁场的束缚，只要速度不很大，都不会穿出磁场的外边缘。设环状磁场的内半径为R1=0.5m，外半径为R2=1.0m，磁场的磁感应强度B=1.0T，若被缚的带电粒子的荷质比为q/m=4×107C/kg，中空区域中带电粒子具有各个方向的速度。试计算：

（1）粒子沿环状的半径方向

射入磁场，不能穿越磁场的最

大速度。

（2）所有粒子不能穿越磁

场的最大速度。;例、如图，质量为m、电量为q的正离子，从A点正对圆心O以某一速度射入半径为R的绝缘圆筒中。圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。要使带电粒子与圆筒内壁碰撞多次后仍从A点射出，问发生碰撞的最少次数？并计算此过程中正离子在磁场中运动的时间t？设粒子与圆筒内壁碰撞时无能量和电量损失，不计粒子的重力。;;例：如图所示,宽度为d的有界匀强磁场,磁感应强度为B,MM和NN是它的两条边界。现有质量为m、电荷量为q的带电粒子沿图示方向垂直磁场射入。要使粒子不能从边界NN射出,则粒子入射速率v的最大值可能是多少?;答案????(2+?)?(q为正电荷)或(2-?)?(q为负电荷)

解析题目中只给出粒子“电荷量为q”,未说明是带哪种电荷,所以分

情况讨论。

若带电粒子带正电荷,轨迹是图中与NN相切的?圆弧,则轨迹半径;考向二磁场方向不确定形成多解;答案????AC依题中条件“磁场方向垂直于它的运动平面”,磁场方向

有两种可能,且这两种可能方向相反,在方向相反的两个匀强磁场中,由

左手定则可知负电荷所受洛伦兹力的方向也是相反的。当负电荷所受

的洛伦兹力方向与电场力方向相同时,根据牛顿第二定律可得4Bqv=m，

得v=?,此种情况下,负电荷运动的角速度为ω=?=?;当负电荷

所受的洛伦兹力方向与电场力方向相反时,有2Bqv=m?,得v=?,此

种情况下,负电荷运动的角速度为ω=?=?。综上可知,选项A、C正

确。;例(多选)长为