再谈突变的磁场中带电粒子的运动

一带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,如果突然将磁场的磁感应强度加倍,粒子的速率、轨道半径将发生怎样的变化?不少有关高中物理的复习题和练习册中有这方面的选择题,而且一般都给出速率不变、轨道半径减半的参考答案。1991年第11期本刊《谈突变的磁场中带电粒子的运动》一文,指出了这个参考答案的错误,这是正确的。但是该文的计算和结论值得商榷。原文的解法,摘要如下。设一圆柱形匀强磁场区域中磁感应强度为B_1,电子     

对一道题解的商榷

题：在场强为 BO的匀强磁场中，质量为 m、带电量为 q的粒子以 vO的速率做匀速圆周运动，其轨道半径为 RO。若磁场突然增强，带电粒子的速率及轨道半径将如何变化 ?　　原解：如图一所示，因为带电粒子在磁场中运动时，洛仑兹力对电荷不做功，所以在磁场增强时，虽洛仑兹力变大，但其对粒子没做功，则粒子的动能不变，因此粒子的运动速率不变。又由轨道半径公式 R=知，式中 m、 q、 v不变，则 B增大时粒子的轨道半径将减小。 　　结论： B增大时， v不变， R减小。　　我认为此结论欠妥。理由是：当磁感应强度 B增强时，在带电粒子运动…     

《磁场》同步训练

1.在匀强磁场中,一个带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,后来又顺利沿着垂直磁场方向进入另一匀强磁场,磁感应强度是原来的2倍,则()A.粒子的速率加倍,周期减半B.粒子速率不变,轨道半径减半C.粒子的速率减半,轨道半径变为原来的1/4D.粒子速率不变,周期减半2.带负电的粒子在电场或者磁场中运动,如果粒子的重力忽略不计,以下说法中正确的是()A.沿电场线方向飞入匀强电场,电场力做功,动能增加B.垂直电场线方向飞入匀强电场,电场力做功,动能增加C.沿磁感线方向飞入匀强磁场,磁场力做功,动能增加D.垂直磁感线方向飞入匀强磁场,磁场力不做功,动能…     

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     

例说洛伦兹力极值问题的破解策略

当带电粒子在有界磁场中运动时,由于受磁场空间的制约,粒子运动的轨道半径常常存在着极值或范围,这也是运动速率口或磁感应强度B存在极值的原因．     

对’99全国高考物理第24题“标准答案”的商榷

〔题目〕图中虚线ＭＮ是一垂直纸面的平面与纸面的交线,在平面右侧的半空间存在一磁感应强度为Ｂ的匀强磁场,方向垂直纸面向外。Ｏ是ＭＮ上的一点,从Ｏ点可以向磁场区域发射电量为＋ｑ、质量为ｍ、速率为ｖ的粒子。粒子射入磁场时的速度可在纸面内向各个方向。已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的Ｐ点相遇,Ｐ点到Ｏ点的距离为Ｌ,不计重力及粒子间的相互作用。求（１）所考察粒子在磁场中的轨道半径。（２）这两个粒子从Ｏ点射入磁场的时间间隔。根据题目要求,可有以下两种简便解法。解法一：（１）设粒子在磁场中运动的轨道半径…     

带电粒子在电磁场中运动问题分析

一、利用公式推导,求比值例1质子(11H)和α粒子(42He)同时垂直进入同一匀强磁场中,①如果它们以相同的速度进入磁场,则轨道半径之比为______;②如果它们以相同的动量进入磁场,则轨道半径之比为_____;③如果它们以相同的动能进入磁场,则轨道半径之比为_____.     

由一道物理选择试题引发的思考

一、知识准备：“动圆法”、带电粒子在磁场中运动的一般规律 磁场中有一粒子源,向纸面内各个方向发射速率相等的粒子（不计重力）,则所有粒子的运动有两个共同的特点：①所有圆的半径都一样长;②所有轨迹圆都通过同一点（粒子源S）。这类题的求解可以这样考虑：想象用细铁丝弯成一个圆,用手拿着它使它绕S点在纸面内转动来观察它的轨迹变化。     

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,     

带电粒子在匀强磁场中轨道半径的确定

带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径,由F_洛=F_向求得为:R=mv/Bq。然而在求解有关轨道半径与速度问题时,如何确定轨道半径是解决问题的难点和关键。本文将从以下几方面来介绍带电粒子在匀强磁场中轨道半径的确定方法。 1.已知带电粒子的入射角度,确定轨道半径     

’99高考物理24题另一解法

’99高考24题:图中虚线 MN是一垂直纸面的平面与纸面的交线,在平面右侧的半空间存在一磁感强度为 B 的匀强磁场,方向垂直纸面向外,O 是 MN 上的一点,从 O 点可以向磁场区域发射电量为 q、质量为 m、速率为 v 的粒子,粒子射入磁场时的速度可在纸面内各个方向,已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的 P 点相遇,P 到 O 的距离为 L.不计重力及粒子间的相互作用.(1)求所考察的粒子在磁场中的轨道半径.(2)求这两个粒子从 O 点射入磁场的时间间隔.     

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     

也谈突变的磁场中带电粒子的运动

原题:设一圆柱形匀强磁场区域中磁感应强度为B_1,电子在其中以轴线为中心作匀速圆周运动,速率为v_1,半径为R_1,如图1所示,现突然将磁感应强度加倍,突变时间远小于电子的运动周期,求电子的速率及轨道半径对于此题,本刊1992年第5期《再谈突变的磁场中带电粒子的运动》一文指出:1991年第11期《谈突变磁场     

利用相对角速度巧解2014年高考理综物理压轴题

题目.（2014年高考广西理综物理压轴题）已知地球的自转周期和半径分别为T和R,地球同步卫星A的圆轨道半径为h。卫星B沿半径为r（r〈h）的圆轨道在地球赤道的正上方运行,其运行方向与地球自转方向相同。求（1）卫星B做圆周运动的周期;（2）卫星A和B连续地不能直接通讯的最长时间间隔（信号传输时间可忽略）。参考答案：设卫星B绕地心转动的周期为T′,根据万有引力定律和圆周运动规律有。     

天体运动中几组易混淆的概念

一、天体半径和卫星的轨道半径在中学物理中通常把天体看成一个球体,天体半径就是球的半径,反映了天体的大小。卫星的轨道半径是卫星绕天体做圆周运动的圆半径,一般情况下,卫星的轨道半径总是大于该天体的半径。当卫星贴近天体表面运动时,可近似认为轨道半径等于天体半径。     

辨析天体运动中几组易混淆的概念

一、天体半径和卫星轨道半径的关系我们通常把天体看成一个球体,天体半径即球半径.卫星轨道半径是天体的卫星绕天体做圆周运动的半径.一般卫星轨道半径大于中     

三解摩擦力做功

题质量为m的小滑块(可视为质点)以恒定速率v沿半径为R的竖直圆轨道运动,已知滑块与轨道间的动摩擦因数为μ,试求滑块从轨道最低点运动到最高点过程中摩擦力做了多少功?     

注重思路讲究方法——1990年高考第24题评析

１９９９年高考物理第２４题是全卷最后一题,此题很有新意,题目如下：图１中虚线ＭＮ是一垂直纸面的平面与纸面的图１交线,在平面右侧的半空间存在一磁感强度为Ｂ的匀强磁场,方向垂直纸面向外．Ｏ是ＭＮ上的一点,从Ｏ点可以向磁场区域发射电量为＋ｑ、质量为ｍ、速率为ｖ的粒子,粒子射入磁场时的速度可在纸面内各个方向．已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的Ｐ点相遇,Ｐ到Ｏ的距离为Ｌ,不计重力及粒子间的相互作用．（１）求所考察的粒子在磁场中的轨道半径．（２）求这两个粒子从Ｏ点射入磁场的时间间隔．这道题题意简明,讨…     

深度挖掘卫星变轨问题 高效完成万有引力复习

本文以卫星变轨模型作为题源,最大限度地挖掘题源潜在的知识点加以拓展、变形,提高复习效率.题源发射地球卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于A点,轨道2、3相切于B点（如图所示）,已知地球半径为R,表面重力加速度为g,轨道3的半径为r,试回答下列问题：问题1卫星在轨道1和轨道3上的速率v1和v3（下同）分别为多少？并比较大小.根据万有引力提供向心力Gm0m r2=mv2r,得v=Gm0槡r,发现v∝1槡r,而Rv3.将轨道半径分别代入v=Gm0槡r可得：v1=Gm0槡R,v3=Gm0槡r.将gR2=Gm0代入得v1=g槡R,v3=gR2槡r.     

关于回旋加速器中粒子运动轨迹的示意图

目前,高中物理教材中回旋加速器工作原理示意图如图(1)所示,这一示意图能反映出洛仑兹力使荷电粒子做圆周运动,但图中用“每两半圆的半径差相等”的画法,却并不能表明粒子经电场加速每次所增动能相等,只表达了“粒子经电场加速后每次所增加的速率相等。”然而粒子速度越高时,它经电场所增加的速率越小。由于该示意图存在着这种错误,因此本文对示意图的作法,提出修