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运用动态圆解 2010 年全国卷压轴题. 26. ( 21 分) 如下图,在 区域内存在与 xy 平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为 B 。在 t =0 时刻,一位于坐标原点的粒子源在 xy 平面内发射出大量同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向与 y 轴正方向夹角分布在 0~180° 范围内。已知沿 y 轴正方向发射的粒子在 t= 时刻刚好从磁场边界上 P ( , a ) 点离开磁场。. 一:旋转的动态圆. 求:. ( 1 )粒子在磁场中做圆周运动的半径 R 及粒子的比荷 q /m;.
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26.(21分)如下图,在 区域内存在与xy平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。在t=0 时刻,一位于坐标原点的粒子源在xy平面内发射出大量同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向与y轴正方向夹角分布在0~180°范围内。已知沿y轴正方向发射的粒子在t=时刻刚好从磁场边界上P( ,a)点离开磁场。 一:旋转的动态圆
求: (1)粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷q/m; (2)此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y轴正方向夹角的取值范围; (3)从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间.
做出粒子速度分别为图示各方向时的运动轨迹。做出粒子速度分别为图示各方向时的运动轨迹。
所以此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y轴正方向的夹角的范围是 到 ,即60°到120°。 120° 120°
带电粒子的初速度大小相同,可知半径R相同。作出不同方向射出的粒子的运动轨迹,其动态圆如图示。 带电粒子的初速度大小相同,可知半径R相同。作出不同方向射出的粒子的运动轨迹,其动态圆如图示。 如图,从P点离开磁场的带电粒子的运动轨迹如红色图线所示。由几何关系可知: 对应的圆心角为 120°所以周期T=3t0
在同一时刻仍在磁场内的粒子运动的路程相等,故对应的圆心角相等。在t0时刻仍在磁场内的粒子应位于以O为圆心、OP为半径的圆弧MN上, 在同一时刻仍在磁场内的粒子运动的路程相等,故对应的圆心角相等。在t0时刻仍在磁场内的粒子应位于以O为圆心、OP为半径的圆弧MN上,
B v
二:膨胀的动态圆 例3:全国2卷第26题