一、带电粒子在匀强磁场中的运动解题步骤:
点拨:“一画、二找、三确定”——分步解决带电粒子在匀强磁场中的运动 (一)确定圆周平面 (二)找圆心
在画出粒子在磁场中的运动轨迹的基础上,找出圆心的位置,圆心一定在与速度方向垂直的直线上,通常有两个方法:
1.已知入射方向和出射方向时,利用洛伦兹力的方向永远指向圆心的特点,只要找到圆周运动两个点上的洛伦兹力的方向,其延长线的交点必为圆心,如图(a)所示.
2.已知入射方向和出射点的位置时,利用圆上弦的中垂线必过圆心的特点找圆心,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偏转圆弧的圆心,如图(b)所示.
(三)确定半径、偏向角、时间 1.确定圆周运动的半径
主要由三角形几何关系求出.如图(a)所示,已知出射速度与水平方向的夹角θ,磁场的宽度为d,则有关系式
2.确定带电粒子通过磁场的偏向角
带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向的夹角θ,即为偏向角,它等于入射点与出射点两条半径间的夹角(圆心角).由几何知识可知,它等于弦切角的2倍,即θ=2α=ωt(如图(a)所示).
3.确定带电粒子通过磁场的时间
确定偏向角后,很容易算出带电粒子通过磁场的时间,其中θ为带电粒子在磁场中转过的圆心角或偏向角.
二、带电粒子在复合场中运动问题
复合场包括:磁场和电场,磁场和重力场,或重力场、电场和磁场。有带电粒子的平衡问题,匀变速运动问题,非匀变速运动问题,在解题过程中始终抓住洛伦兹力不做功这一特点。粒子动能的变化是电场力或重力做功的结果。
三、题型
(1)无边界磁场:粒子轨迹为完整的圆。 (2)单边界磁场:轨迹为部分圆弧。
关键提示:连接入射点和出射点(或轨迹上任两点)弦,做速度方向的垂线(亦即洛伦兹力方向)和弦的中垂
得到线,交
点即为圆心。几何关系:2Rsin(3)双边界磁场
?2?d(弦长),???2(如图所示)
关键提示:一定要先画好辅助线(半径、速度及延长线)。偏转角由sinθ=L/R求出。
m?侧移由R2=L2+(R-y)2求出。经历时间由t? Bq
θ
θ
(4)圆形界磁场
关键提示:画好辅助线(半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线)。偏角可由tan出。经历时间由t?。
O/
r v O ?2?r求Rm?得出(如图)。 BqR v