帶電粒子在有界磁場中的運動時高考中的常考題型,一般大題和壓軸題大概率考這個,但有3種情況的運動比較特殊,有一定的規律和方法,現歸納如下:
模型一,放縮圓 —– 同向異速率。
同一點同方向不同速率射入的粒子的運動軌跡是半徑不同的一系列圓。各圓心分布在與速度垂直的同一條直線上。
例題:
1、如圖,若電子的電量e,質量m,斜向上與邊界成60o射入磁感應強度B,寬度d的磁場,若要求電子不從右邊界穿出,則初速度v0應滿足什么條件?
分析:由半徑公式可知,半徑與速度成正比,故速度很小時半徑也很小,此時運動軌跡如圖中藍色軌跡,不從右邊界穿出,當速度逐漸變大時,半徑也逐漸變大,當軌跡如圖紅色所示時,剛好不從右邊界穿出,此時軌跡圓的半徑最大,所以此時的速度也是不從右邊界穿出的最大速度。
解析:經分析可知,電子剛好不從右邊界穿出時,軌跡如上圖中紅色軌跡所示。
模型二,旋轉圓 —– 異向同速率
同一點同速率不同方向射入的粒子的運動軌跡是半徑相同的一系列圓。這時先畫一個完整的軌跡圓,以入射點為軸,把圓從一個極限旋轉到另一個極限。
例題:
如圖,真空室內存在方向垂直紙面向里,大小B=0.6T的勻強磁場,內有與磁場方向平行的板ab,在距ab距離為l=16cm處,有一點狀的放射源S向各個方向發射α粒子,α粒子的速度都是v=3.0×10?6 m/s,已知 α粒子的電荷與質量之比q/m= 5.0×10?7 C/kg ,現只考慮在圖紙平面中運動的α粒子,求ab上被α粒子打中的區域的長度。
分析:由半徑公式可知,速度一定,則半徑一定;由于向各個方向發射α粒子,故圓心位置不確定,但是所有的圓半徑是一樣大且都經過S點,故可以找一個半徑固定的圓,在圓邊上找一點固定在S點,把圓旋轉,就能找到2個臨界位置。