3.当带电粒子所受的合外力充当向心力时,粒子将做匀速圆周运动.
2.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时,粒子将做变速直线运动.
1.当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时,粒子将做匀速直线运动或静止.
2、叠加场:即在同一区域内同时有电场和磁场,些类问题看似简单,受力不复杂,但仔细分析其运动往往比较难以把握。
1、复合场:即电场与磁场有明显的界线,带电粒子分别在两个区域内做两种不同的运动,即分段运动,该类问题运动过程较为复杂,但对于每一段运动又较为清晰易辨,往往这类问题的关键在于分段运动的连接点时的速度,具有承上启下的作用.
7.已经知道,反粒子与正粒子有相同的质量,却带有等量的异号电荷.物理学家推测,既然有反粒子存在,就可能有由反粒子组成的反物质存在.1998年6月,我国科学家研制的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空,寻找宇宙中反物质存在的证据.磁谱仪的核心部分如图所示,PQ、MN是两个平行板,它们之间存在匀强磁场区,磁场方向与两板平行.宇宙射线中的各种粒子从板PQ中央的小孔O垂直PQ进入匀强磁场区,在磁场中发生偏转,并打在附有感光底片的板MN上,留下痕迹.假设宇宙射线中存在氢核、反氢核、氦核、反氦核四种粒子,它们以相同速度v从小孔O垂直PQ板进入磁谱仪的磁场区,并打在感光底片上的a、b、c、d四点,已知氢核质量为m,电荷量为e,PQ与MN间的距离为L,磁场的磁感应强度为B.
(1)指出a、b、c、d四点分别是由哪种粒子留下的痕迹?(不要求写出判断过程)
(2)求出氢核在磁场中运动的轨道半径;
(3)反氢核在MN上留下的痕迹与氢核在MN上留下的痕迹之间的距离是多少?
解:(1)a、b、c、d四点分别是反氢核、反氦核、氦核和氢核留下的痕迹.
(2)对氢核,在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:
(3)由图中几何关系知:
所以反氢核与氢核留下的痕迹之间的距离
专题:带电粒子在复合场中的运动
基础知识 一、复合场的分类:
6.如图(甲)所示,在x≥0区域内有如图(乙)所示的大小不变、方向随时间周期性变化的磁场,设磁场方向垂直于纸面向外时为正方向.现有一质量为m、带电量为+q的离子,在t=0时刻从坐标原点O以速度υ沿与x轴正方向成75°角射入,离子运动一段时间而到达P点,P点坐标为(a,a),此时离子的速度方向与?OP?延长线的夹角为30°,离子在此过程中只受磁场力作用.
(1)若B0 = B1为已知量,试求离子在磁场中运动时的轨道半径R及周期的表达式.
(2)若B0为未知量,那么所加最大磁场的变化周期T、磁感应强度B0的大小各应满足什么条件,才能使离子完成上述运动?(写出T、B0各应满足条件的表达式)
答案:(1)T=2πm/qB1,R=mv/qB1 (2)B0=mv/aq,T≥2πa/3v
5.一质点在一平面内运动,其轨迹如图所示,它从A点出发,以恒定速率v0经时间t到B点,
图中x轴上方的轨迹都是半径为R的半圆,下方的都是半径为r的半圆,求此质点由A到B沿x轴运动的平均速度; 答案:v==
4.如图所示,在y>0的区域内存在匀强磁场,磁场垂直于图中的Oxy平面,方向指向纸外,原点O处有一离子源,沿各个方向射出速率相等的同价负离子,对于进入磁场区域的离子,它们在磁场中做圆弧运动的圆心所在的轨迹,可用下图给出的四个半圆中的一个来表示,其中正确的是 ( C )
3.如图所示,一束电子(电量为e)以速度υ垂直射入磁感应强度为B,宽度为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的夹角是30°,则电子的质量是,穿透磁场的时间是 .
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