带电粒子在匀强磁场中的运动的专题复习.doc

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1、带电粒子在匀强磁场中的运动的专题复习【知识回顾】一、对洛伦兹力的理解1．洛伦兹力和安培力的关系洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．2．洛伦兹力方向的特点(1)洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面．(2)用左手定则判定负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，要注意将四指指向电荷运动的反方向．3．洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力电场力性质磁场对在其中运动电荷的作用力电场对放入其中电荷的

2、作用力产生条件v≠0且v不与B平行电场中的电荷一定受到电场力作用大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE力方向与场方向的关系一定是F⊥B，F⊥v与电荷电性无关正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功力为零时场的情况F为零，B不一定为零F为零，E一定为零作用效果只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向二、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的分析方法1．圆心的确定如图1甲、乙所示，试确定两种情况下圆弧轨道的圆心，

3、并总结此类问题的分析方法．图1图2图3总结　两种情况下圆心的确定分别采用以下方法：(1)已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图2所示，图中P为入射点，M为出射点)．(2)已知入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图3所示，P为入射点，M为出射点)．根据以上总结的结论可以分析下面几种常见的不同边界磁场中的运动规律：①直线边界(进出磁场具有对称性，如

4、图4(a)、(b)、(c)所示)图4②平行边界(存在临界条件，如图5(a)、(b)、(c)所示)图5③圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图6所示)图6-1图6-22．半径的确定用几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径的大小．3．运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间表示为：t＝T(或t＝T)．三、带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界问题1．解决此类问题的关键是：找准临界点．2．找临界点的方法是：以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语为突破口，借助半

5、径R和速度v(或磁场B)之间的约束关系进行动态运动轨迹分析，确定轨迹圆和边界的关系，找出临界点，然后利用数学方法求解极值，常用结论如下：(1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切．(2)当速度v一定时，弧长(或弦长)越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长．(3)当速率v变化时，圆周角越大，运动时间越长．四、带电粒子在洛伦兹力作用下的多解问题带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由于多种因素的影响，使问题形成多解，多解形成原因一般包含下述几个方面：(1)带电粒子电性不确定形成

6、多解：受洛伦兹力作用的带电粒子，可能带正电荷，也可能带负电荷，在相同的初速度下，正、负粒子在磁场中运动轨迹不同，导致形成双解．(2)磁场方向不确定形成多解：有些题目只告诉了磁感应强度大小，而未具体指出磁感应强度方向，此时必须要考虑磁感应强度方向，由磁场方向不确定而形成的双解．(3)临界状态不唯一形成多解：带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时，由于粒子运动轨迹是圆弧状，因此，它可能穿过磁场，可能转过180°从入射界面这边反向飞出，如图6-2所示，于是形成多解．(4)运动的重复性形成多解：带电粒子在部分是电场、部分是

7、磁场空间运动时，往往运动具有往复性，因而形成多解．五、带电粒子在分区域匀强电场、磁场中运动问题“磁偏转”和“电偏转”的区别电偏转磁偏转偏转条件带电粒子以v⊥E进入匀强电场带电粒子以v⊥B进入匀强磁场受力情况只受恒定的电场力只受大小恒定的洛伦兹力运动轨迹抛物线圆弧物理规律类平抛知识、牛顿第二定律牛顿第二定律、向心力公式基本公式L＝vty＝at2a＝tanθ＝at/vqvB＝mr＝mv/(qB)T＝2πm/(qB)t＝θT/(2π)sinθ＝L/r做功情况电场力既改变速度方向，也改变速度的大小，对电荷要做功洛伦兹力只改

8、变速度方向，不改变速度的大小，对电荷永不做功物理图象【例题分析】1.空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图7中的正方形为其边界．一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射．这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子．不计重力．下列说法正确的是(　　)A．入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B．