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带电粒子在磁场中运动的各种轨迹
一、“半圆“
例1:图中MN表示真空室中垂直于纸面的平 板,它的一侧有匀强磁场,磁场方向垂直于 纸面向里,磁感应强度大小为B。一带电粒 子从平板上狭缝O处以垂直于平板的初速v射 入磁场区域,最后到达平板上的P点。已知B、 v以及P到O的距离L,不计重力,求此粒子 的电荷e与质量m之比。
L mv 2 eB
七、“气球形 “
如图所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀 强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向 右,电场宽度为L;中间区域匀强磁场的磁感应强度 大小为B,方向垂直纸面向里。一个质量为m、电量 为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的O 点由静止开始运动,穿过中间磁场区域进入右侧磁场 区域后,又回到O点,然后重复上述运动过程。求: (1)中间磁场区域的宽度d; (2)带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所 用时间t。
二、“扇形2“
例3:如图所示,在半 径为R的圆形范围内有 匀强磁场,一个电子从 M点沿半径方向以v射 入,从N点射出,速度 方向偏转了600 求:电子从M到N运动 的时间是?
1 2r t 6 v
600 R
600
r
r R tan600
二、“扇形3“
例4:图示在y<0的区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于xy平 面并指向纸面里,磁场的磁感应强度为B;一带正电的粒子以 速度V0从O点射入磁场中,入射方向在xy平面内,与x轴正方向 的夹角为θ;若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L。 求①该粒子的电荷量和质量比 ②粒子在磁场中的运动时间。
பைடு நூலகம்
L mv sin 2 qB 2 2m t 2 qB
2 θ
L
三、“心形“
例5:如图所示,以ab为分界面的两个匀强磁场,方 向均垂直于纸面向里,其磁感应强度B1=2B, B2=B . 现有一质量为m,带电量为+q的粒子,从O点沿图示 方向速度v进入B1中,经过时间t= ? 粒子重新回到O 点(重力不计)
L mv 4 qB
(L,0)
五、“S形 “
例7:MN板两侧都是磁感强度为B的匀强磁场,方向 如图,带电粒子从a位置以垂直B方向的速度V开始运 动,依次通过小孔b、c、d,已知ab = bc = cd,粒子 从a运动到d的时间为t,则粒子的荷质比为多少?
六、“花瓣形 “
例8:如图真空中两个共轴的圆筒形金属电极,外电极接 地,其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a,b,c和d, 外筒的外半径为r0,在圆筒之外的足够大区域中有平行于 轴线的匀强磁场,磁感应强度B,在两极间加上电压,使 两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场。一质量为m, 带电量为+q的粒子,从紧靠内筒且正对狭缝a的S点出发, 初速为0。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回 到出发点S,则两电极之间的电压U应是多少?(不计重 力)
2m t1 qB1 2m 1 t2 qB2 2
四、“拱桥 “
例6:如图所示,在x轴上方有垂直于xy平面的匀强磁场, 磁感应强度为B,在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场, 场强为E,一质量为m,电量为—q的粒子从坐标原点O 沿着y轴正方向射出,射出之后,第三次到达x轴时,它 与O点的距离为L,求此时粒子射出时的速度和运动的 总路程(重力不记)
二、“扇形1“
例2:如图所示,一束电子 (电量为e)以速度v垂直 射入磁感强度为B,宽为d 的匀强磁场中,穿透磁场 时速度方向与电子原来入 射方向成30o夹角,则电子 的质量是____,穿透磁场 的时间是_______。 0
600
300
r sin 30 d mv r eB
2m 6 t 2 eB