带电粒子在圆形或环形磁场中的运动赏析.pdf
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1、基础精讲带电粒子在圆形或环形磁场中的运动赏析刘定粉(江苏省靖江市第一高级中学 2 1 4 5 0 0)【摘要】该类型题按照磁场的类型分可分为直线单边界或双边界类型、圆形或环形边界类型、三角形或其他形状边界类型等,尤其以圆形和环形边界较为常见.本文就对两种常见类型进行综合解析,希望起到触类旁通的效果.【关键词】带电粒子;圆形磁场;环形磁场带电粒子在磁场中的运动问题是高考的重要考点,出现频率极高,也是学生学习的难点.本文针对圆形或环形边界磁场这一类型进行赏析,通过例题的实战演练,帮助大家归纳解题方法.1 圆形磁场类型例1 如图1所示,在平面直角坐标系x轴上方存在垂直纸面朝外的匀强磁场,在x轴下方半
2、径为x0的圆形区域存在垂直纸面朝里的匀强磁场,两区域的磁场的磁感应强度大小相等.P为一块垂直x轴放置距离原点x0的薄金属板,金属板的长度为x0,厚度不计,粒子击中金属板后速度变为0.在圆形磁场左侧-2x0y0区域内,均匀分布有质量为m、电荷量为+q的数量足够多的带电粒子,当所有带电粒子沿x轴正方向以速度v射入圆形磁场时,粒子偏转后全部从原点O进入x轴上方的磁场区域,这些通过了O点的粒子中到达不了金属板右侧面的比例为()图1(A)13.(B)16.(C)56.(D)34.解 根据题意,所有通过点O进入x轴上方磁场的粒子,其运动轨迹所在圆的半径都等于圆形磁场的半径,即r=x0.所有粒子进入x轴上方
3、磁场后,运动速度的方向是任意的,根据左手定则可知它们均做顺时针的圆周运动.如图2所示,是能从金属板左侧射出磁场的临界边界,由几何知识可知圆心角为6 0 .所以能从金属板左侧射出磁场的带电粒子在磁场中运动的圆心角的的范围为0 6 0;图2 图3如图3所示,轨迹圆表示能被金属板左侧面接收的带电粒子圆心角最大的轨迹,可知,被金属棒接收的带电粒子的圆心角范围为6 0 9 0;图4如图4所示,轨迹圆表示能从金属板右侧飞出磁场的带电粒子的运动轨迹圆圆中心角最大的临界轨迹,可知,能从金属板右侧飞出磁场的带电粒子的圆心角范围为9 0 3 0 0;剩余部分带电粒子都是会被金属板右侧面2 数理天地 高中版基础精讲
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