复合场中带电粒子的运动类型

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  一、复合场中的极值问题
  (1)判断匀强电场[E]的方向并求出微粒的运动速度[v];
  (2)匀强磁场[B2]的大小;
  (3)[B2]磁场区域的最小面积.
  解析 (1)由于重力忽略不计,微粒在第四象限内仅受洛仑兹力和电场力,且做直线运动.因速度的变化会引起洛仑兹力的变化,微粒必做匀速直线运动. 这样,电场力和洛仑兹力大小相等,方向相反,电场[E]的方向与微粒运动的方向垂直,即与[y]轴负方向成30°斜向下.
  (2)画出微粒的运动轨迹,将[P]点速度的延长线及[D]点速度反向延长线相交于[E]点,可知[ΔMEN]为等边三角形,[P]为[ME]中点,[NP]为中垂线,如图2.
  点拨 由于带电粒子在复合场中的受力情况复杂,运动情况多变,往往出现临界问题,这时应以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等为突破口,挖掘隐含条件,并根据临界条件列出辅助方程,再与其它方程联立求解. 特别要注意规范作图,也是解题的关键.
  二、复合场中的对称性问题
  (1)中间磁场区域的宽度[d];
  点拨 先分清几个过程——粒子在电场中做匀加速直线运动,进入中间磁场后偏转,再进入右边磁场反向偏转,然后又进入中间磁场偏转,再返回电场回到起点.然后依次画出轨迹图,依据对称性可证明,三段圆弧的圆心组成了一个正三角形,则各段圆弧的圆心角确定.
  三、复合场中的周期性问题
  (1)微粒下一次经过直线[OO′]时到[O]点的距离;
  (2)微粒在运动过程中离开直线[OO′]的最大距离;
  (3)水平移动挡板,使微粒能垂直射到挡板上,挡板与[O]点间的距离应满足什么条件.
  点拨 解决复合场中的问题,与力学中的问题类似,也可以依据动力学观点或动量能量观点. 注意受力分析和运动分析要结合起来,粒子的电性、重力是否考虑,粒子做直线、曲线、圆周运动的条件也要清楚.
  四、复合场中的数理结合问题
  点拨 电场中的类平抛运动和磁场中的匀速圆周运动是复合场中的常见运动形式,求解中常用到数学方法,对几何作图和运算能力要求较高. 带电粒子在复合场中的运动问题,难在受力情况和运动性质的判断. 要做好以下三点:①分析受力;②掌握不同场对粒子作用的特点;③分析运动过程,发掘隐含条件,建立物理情景,把物理模型转化为数学表达式.
其他文献
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