带电粒子在磁场中的运动1.docx

讲义---带电粒子在匀强磁场中的运动1

例1、在xOy坐标系的Ⅰ、Ⅳ象限有垂直纸面向里的匀强磁场，在x轴上A点（L，0）同时以相同速率v沿不同方向发出a、b两个相同带电粒子（粒子重力不计），其中a沿平行+y方向发射，经磁场偏转后，均先后到达y轴上的B点（0，3L），求两个粒子到达B点的时间差。

【方法提炼】①找圆心的方法
②计算时间的方法

例2．如图所示，一半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m，电量为q的正电荷(重力忽略不计)以速度v沿正对着圆心O的方向射入磁场，从磁场中射出时速度方向改变了600．求磁场的磁感应强度大小。

【变式】若入射点上移R/2,其它不变，求磁感应强度B .

【方法提炼】①通过圆形磁场具有
②方向的偏转角度等于

例3、如图所示，圆形区域半径为R，区域内有一垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，P为磁场边界上的最低点．大量质量均为m，电荷量绝对值均为q的带负电粒子，以相同的速率从P点射入磁场区域，速度方向沿位于纸面内的各个方向．A、C为圆形区域水平直径的两个端点，粒子重力不计，空气阻力不计，求
（1）若粒子轨道半径为2R ,求粒子在磁场中运动动的最长时间
（2）若粒子轨道半径为R ,分析粒子射出磁场的方向

【方法提炼】①最长与最短时间的分析方法
②磁场圆半径等于轨迹圆半径的方法

4、如图所示，在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，ab是圆的直径．一不计重力的带电粒子从a点射入磁场，速度大小为v，当速度方向与ab成30°角时，粒子在磁场中运动的时间最长，且为t；若相同的带电粒子从a点沿ab方向射入磁场，也经时间t飞出磁场，求其速度大小。

5、如图，虚线MN是一垂直纸面的平面与纸面的交线，在平面右侧的空间存在磁感应强度为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荷量为＋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点的距离为L=√3mv/qB，不计重力及粒子间的相互作用．
(1)求所考查的粒子在磁场中运动的轨道半径；
(2)求这两个粒子从O点射入磁场时的时间间隔．

6．边长为a的正方形空腔内有垂直向内的磁场，顶点处有小孔E，质量为m、电荷量为q的粒子从A点以速度v0沿AD边垂直于磁场射入，如图所示。（带电粒子的重力忽略不计）
（1）要使粒子沿轨迹1从B点射出，磁场的磁感应强度应为多少？粒子在磁场中的运动时间为多少？
（2）要使粒子沿径迹2从CD中点E点射出，磁场的磁感应强度应为多少？

7、如图所示，在一等腰直角三角形ACD区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B.一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)以速度v从AC边的中点O垂直于AC边射入该匀强磁场区域，若该三角形的两直角边长均为2L，要使粒子从CD边射出，求v的取值范围。

8．如图所示，在边长为2a的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，一个质量为m、电荷量为－q的带电粒子(重力不计)从AB边的中点O以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB边的夹角为60°，若要使粒子能从AC边穿出磁场，则匀强磁场磁感应强度B的大小需满足什么条件？

9．如图所示，在直角三角形abc区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，∠a=60°，∠b=90°，边长ab=L。一个粒子源在b点将质量为m，电荷量为q的带负电粒子以大小和方向不同的速度射入磁场，在磁场中运动时间最长的粒子中，求速度的最大值。

10．如图所示，等腰直角三角形abc区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。三个相同的带电粒子从b点沿bc方向分别以速度v1、v2、v3射入磁场，在磁场中运动的时间分别为t1、t2、t3，且t1:t2:t3=3:3:1。直角边bc的长度为L，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　）
A．三个粒子的速度大小关系可能是v1=v2＞v3
B．三个粒子的速度大小关系可能是v1＜v2＜v3
C．粒子的比荷q/m=v3/2BL
D．粒子的比荷q/m=π/2Bt1

11．如图所示，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面（纸面），磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一电荷量为q（q>0），质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为R/2，已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，求粒子的速率（不计重力）

12．如图所示，半径为r=10cm的匀强磁场区域边界跟y轴相切于坐标原点O，磁感强度B=0.332T，方向垂直纸面向里。在O处有一放射源S，可向纸面各个方向射出速度为v=3.2×106m/s的α粒子，已知α粒子质量m=6.64×10-27kg，电量q=3.2×10-19C。
（1）试画出α粒子通过磁场空间做圆周运动的圆心轨迹
（2）沿半径OC方向射出的粒子，穿过磁场时方向偏转角度θ是多大？
（3）在磁场中运动时间最长的粒子运动时间是多少？

13、平面OM和平面ON之间的夹角为30°，其横截面(纸面)如图1­所示，平面OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．一带电粒子的质量为m，电荷量为q(q>0)．粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场，速度与OM成30°角．已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场．不计重力．求粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距。