用"动圆法"分析带电粒子在磁场中的运动问题

质量为m带电量为 q的粒子(不计重力),垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场,将做匀速圆周运动.若带电粒子以大小相同而方向不同的速度射入磁场时,带电粒子做半径相同而轨迹不同的圆周运动.如图1所示,带电粒子分别以V1、V2、V3三个不同的方向射入磁场,它们将分别沿轨迹圆1、2、3做匀速圆周运动;若带电粒子以三个大小不同而方向相同的速度射入磁场,带电粒子做半径不同而相切于射入点的匀速圆周运动,如图2所示.如果将带电粒子轨迹的这两种变化连续起来看,就会发现前者是以射入点为轴心的转动圆,后者是以射入点为切点半径不断增大或减小的伸缩圆.…     

例谈圆心线和圆心圆在《磁场》教学中的应用

<正>所谓圆心线,即当粒子在射入磁场时速度方向不变,而速率不同时,粒子在磁场中运动的轨迹圆的圆心在垂直于入射速度的直线上,这条直线我们称之为圆心线。所谓圆心圆,即当粒子在射入磁场时速度方向不同,而速率相同时,粒子在磁场中运动的轨迹圆的圆心在半径为R的圆上,这个圆我们称之为圆心圆。在带电粒子在磁场中运动一章节的教学中,很多看似无从下手的题目,其中都隐藏着圆心线或圆心圆的规律。下面笔     

带电粒子在圆形磁场中的运动

正带电粒子在匀强磁场中的运动是每年高考的必考内容,最近几年,全国多个地方卷都出现了考查的带电粒子在圆形磁场中的运动,研究带电粒子在圆形磁场中的运动的特点,掌握分析此类问题的方法,对高考的复习备考有很大的现实意义。带电粒子在圆形磁场中的运动分为两种情景:一种是带电粒子沿半径方向射入圆形磁场,一种是带电粒子不沿半径方向射入圆形磁场。     

带电粒子在圆形有界磁场中运动的一个特例

问题:一个圆形匀强磁场区域,带电粒子从圆周上一点沿垂直于磁场方向射入磁场,若粒子的轨道半径与圆形磁场区域半径相同,则这些粒子将沿什么方向射出磁场?分析:如图1所示,一带电粒子以任意角从圆周上一点O沿垂直于磁场方向射入磁场,若粒子的轨道半径与圆形磁场区域半径相同时,轨道圆弧与磁场区域圆弧对应的两条半径线组成平行四边形(即四边形OO1AO2为平行四边形),带电粒子的速度方向总垂直于半径,因此带电粒子射出磁场时速度方向都平行于射入点磁场区域圆的切线(即平行于x轴),所以所有带电     

探讨一类圆形磁场问题

在半径为R的圆形磁场中,带电粒子沿平行于直径的方向射入磁场区域,圆心与速度方向的距离为d．粒子在该磁场中的轨道半径为r,粒子在磁场中的速度偏转角为α． 设带电粒子远离圆心偏转,运动轨迹如图1所示．在Rt△AOB中,     

用动态圆分析带电粒子在匀强磁场中的运动

带电粒子在匀强磁场中的运动问题,是高考的热点和重点,当然也是学生学习中的难点.解决这类问题,先画好草图,确定带电粒子在磁场中的运动轨迹,然后利用几何关系,运动规律求解.质量为m、电荷量为q的粒子以速度v垂直射入磁场中,在匀强磁场B中做匀速圆周运动,其轨道半径是R=mvqB.由     

洛仑兹力问题的多解性

一、带电粒子的电性不确定形成多解例1如图1所示,直线边界MN上方有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,磁场区域足够大.今有一质量为m,带电量为q的带电粒子,从边界MN上某点垂直磁场方向射入,射入时的速度大小为v,方向与边界MN的夹角为θ,求带电粒子在磁场中的运动时间.解析:设带电粒子在磁场中做圆周运动的周期为T,则T=2πm/qB.若粒子带正电,其运动轨迹如图2中轨迹1所示,则运动时间t1=(2π-2θ)T/2π=2m(π-θ)/qB.若粒子带负电,其运动轨迹如图2中轨迹2所示,则运动时间t2=22θπT=2qmBθ.点评:正负粒子在磁场中运动轨迹不同导致双…     

带电粒子在圆形边界磁场中运动的动态分析

“带电粒子在磁场中的运动”是高中物理中的难点,尤其是涉及到边界磁场,往往需要学生有较强的模型建构、几何分析和数学处理能力．圆形磁场是边界磁场中的常见情景之一,出现频率很高．带点粒子射入磁场速度方向的不同、速度大小的差异、磁场位置的移动、磁场区域半径的变化,都会引起带电粒子运动轨迹的改变．本文尝试对带电粒子在圆形边界磁场...     

带电粒子在有界匀强磁场中的运动研究

带电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场时,由于洛伦兹力提供向心力,带电粒子将做匀速圆周运动.对于有界磁场问题,因速度大小、方向或磁场边界的不同,粒子运动的轨迹圆区域也各不相同,此类问题能较好地考查考生的示图能力、运用数学知识解决物理问题的能力,它是高考中的重点和热点     

轨道圆和磁场圆半径相等时的一个结论

如图1所示,带电粒子沿垂直于磁场方向挂入圆形匀强磁场区域,若带电粒子做圆周运动的轨道半径与圆形磁场区域的半径相同,则带电粒子射出磁场时的速度方向平行于磁场区域圆上入射点处的切线方向;相反地,若带电粒子以平行于磁场区域圆某条切线的方向射入磁场,则带电粒子在磁场中做圆周运动后通过切点．     

如何画轨迹

在有界磁场中,带电粒子以某一初速度沿垂直磁场方向进入磁场（不考虑带电粒子的重力）,若不能做完整的圆周运动,不管题中所求的是哪个物理量,都必须画带电粒子的运动轨迹,并确定轨迹的圆心和半径,若求运动时间还要找圆心角．而最关键的一步是画轨迹,若画不出带电粒子的运动轨迹,一切都是徒劳的．下面谈谈如何画轨迹的问题．     

关于圆形有界磁场的几个结论

1．在圆形有界磁场中。沿半径方向射入磁场的带电粒子将沿半径方向射出磁场．     

平行带电粒子束在圆形匀强磁场中的聚焦条件分析

在平行带电粒子束射入圆形匀强磁场的条件下,给出了粒子束在圆形磁场内外运动的轨迹曲线族方程,绘制了粒子束在磁场中运动的轨迹曲线族及其包络线;轨迹圆半径小于磁场圆半径时,粒子束在圆形磁场内轨迹曲线族的包络线为一个圆弧;轨迹圆半径大于磁场圆半径时,粒子束在圆形磁场外的轨迹曲线族的包络线为一条平滑的曲线;仅在轨迹圆半径等于磁场圆半径时,粒子束在圆形磁场内外的轨迹曲线族的包络线收缩为一个点,才呈现出磁聚焦的特征。     

带电粒子在有界磁场中运动的临界问题

带电粒子进入有界磁场运动时产生临界问题的两个原因是速度大小不确定和速度方向不确定。文章结合例题,说明运用放大或缩小带电粒子在磁场中运动的圆周轨迹和动态旋转圆周轨迹的办法寻找临界轨迹,进而解决带电粒子在有界磁场中运动的临界问题。     

用对称法解磁偏转问题

带电粒子垂直射入磁场之后,将作匀速圆周运动.分析带电粒子的运动会发现它们具有对称的特点,即:粒子的运动轨迹关于入射点 P 和出射点 Q的中垂线对称,轨迹圆心位于对称线上,入射速度、     

有界磁场中的临界问题面面观

正带电粒子在有界磁场中的临界运动或计算有界磁场的边界问题一直是高考的热点和重点.解决该类问题的步骤:(1)根据带电粒子速度方向找出半径方向;(2)根据磁场边界和题设条件画出粒子运动的轨迹;(3)根据运动轨迹确定圆心位置,建立几何关系;(4)根据运动规律列方程.下面就常见的几种临界问题举例分析.     

寻找磁场中偏转角的几种方法

带电粒子垂直射入匀强磁场,在磁场中作圆周运动,它的速度方向会发生改变,我们把它叫做粒子在磁场中运动的偏转角,实际上,偏转角既是速度方向发生改变的角,也是粒子运动半径扫过的圆心角,它的计算灵活多变,也是学生解题中最感头痛的。下面介绍计算偏转角的几种方法。     

例谈有界磁场边界的确定

带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动是高考考查的重点和热点 .其中由带电粒子的运动情况确定有界磁场边界的问题是教学中的难点 .现举二例分析 .例 1　如图 1所示 ,由坐标原点Ｏ处向ｘＯｙ平面 (图中纸面 )内的各个方向 ,以相同速率ｖ发射质量为ｍ、电量为ｑ的电子 (各电子间的相互作用可忽略 ) .试设计一个磁感应强度为Ｂ的匀强磁场区域 (磁场方向垂直于ｘＯｙ平面向里 ) ,使得所有电子通过此区域后 ,均平行于坐标轴运动 ,并使该磁场区域面积最小 .　　分析与解　电子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径Ｒ =ｍｖＢｅ.以射入第Ⅰ象限内的电…     

有界磁场边界的确定

带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动是高考的重点和热点．其中由带电粒子的运动情况确定有界磁场边界的问题是教学中的难点．现举二例分析． ［例１］如图１所示，横截面半径为ｒ的绝缘圆柱形筒内区域充满匀强磁场，磁感强度为Ｂ，磁场方向垂直于筒的横截面．质量为ｍ、带电量为ｑ的带电粒子，由筒壁上ａ孔以速度ｖ沿半径方向射入筒内磁场．粒子与筒壁碰撞若干次后，恰好从ａ孔射出．求筒横截面半径ｒ应满足什么条件？（不计粒子重力，粒子与筒壁碰撞时无能量损失且带电量不变）． 分析与解：由几何知识容易证明：若粒子射人磁场时速度沿筒…     

带电粒子的圆周运动(教案)

带电粒子的圆周运动（教案）周异平（浙江大学附中，杭州，３１０００７）教学目的：１．理解带电粒子在磁场中的运动规律，能推导、应用半径公式和周期公式．２．进行思维方法教育训练，培养辩证唯物主义观点．重难点：带电粒子在磁场中运动的轨迹、半径和周期的分析确定...