带电粒子在有界匀强磁场中运动的问题

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如果同一种带电粒子,速度方向一定、速度大小不同时,出射点不同,运动轨迹对应的弦不同,弦切角?不同,该轨迹圆弧对应的圆心角2?也不同,则运

2?m动时间t?qB也不同。

例2。 如图4所示,在xOy坐标系第一象限内有一个与x轴相切于Q点的圆形有界匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外,一带电粒子(不计重力)质量为m,带电荷量为+q,以初速度v0从P点进入第一象限,??30?,经过该圆形有界磁场时,速度方向偏转了60?,从x轴上的Q点射出。

问:在第一象限内圆形磁场区域的半径多大? 分析:根据上述特点2可知,速度偏转角为60?,那么弦切角就为30?,我们可以先做出弦,并且弦一定过Q点,因此,做出过Q点且平行于y轴的直线,

与初速度v0方向的交点为A,A点就是入射点,AQ就是弦,又因为区域圆在Q点与x轴相切,AQ也是区域圆的直径,如图4。轨迹圆心为O’,圆心角为60?,

?AO'Q为等边三角形,半径

mv0r?,AQ?r,

qBrmv0?所以圆形磁场区域的半径为22qB

也可在图4中体会一下,如果区域圆半径过大或过小,弦(入射点和Q点的连线)也会发生变化,可以看出弦切角不再是30?,那么偏转角也就不会是60?了。

19、(2009年浙江卷)25.如图所示,x轴正方向水

y

平向右,y轴正方向竖直向上。在xOy平面内与y轴

平行的匀强电场,在半径为R的圆内还有与xOy平面垂直的匀强磁场。在圆的左边放置一带电微粒发射装置,它沿x轴正方向发射出一束具有相同质量m、电荷量q(q>0)和初速度v的带电微粒。发射时,这束带电微粒分布在0<y<2R的区间内。已知重力加速度大小为g。

(1)从A点射出的带电微粒平行于x轴从C点进入有磁场区域,并从坐标原点O沿y轴负方向离开,求电场强度和磁感应强度的大小与方向。

(2)请指出这束带电微粒与x轴相交的区域,并说明理由。

(3)在这束带电磁微粒初速度变为2v,那么它们与x轴相交的区域又在哪里?并说明理由。

射带装点置微粒发v R C O/ O

x

mv答案(1)qR;方向垂直于纸面向外(2)见解析(3)

与x同相交的区域范围是x>0.

【解 析】本题考查带电粒子在复合场中的运动。 带电粒子平行于x轴从C点进入磁场,说明带电微粒所受重力和电场力平衡。设电场强度大小为E,由

mg?qE

mg可得 E?q 方向沿y轴正方向。

带电微粒进入磁场后,将做圆周运动。 且 r=R

mv2如图(a)所示,设磁感应强度大小为B。由qvB?R

mv得 B?qR 方向垂直于纸面向外

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