①模型构建:带电粒子在有界磁场中的偏转。此类模型较为复杂,常见的磁场边界有单直线边界、双直线边界、矩形边界和圆形边界等。因为是有界磁场,则带电粒子运动的完整圆周往往会被破坏,可能存在最大、最小面积,最长、最短时间等问题。
②模型条件
(1)在匀强磁场中做匀速圆周运动。
(2)磁场有一定范围。
(3)粒子速度大小不变,方
向改变,则r=mv/qB大小不变,但
轨迹的圆心位置变化,相当于
圆心在绕着入射点滚动。(如
图所示)
(4)题目中有“恰好”“最值”或让求范围。
③模型分类
(1)单直线边界型:当粒子源在磁场中,且可以向纸面内各个方向以相同速率发射同种带电粒子时以图甲中带负电粒子的运动为例。
规律要点:
①最值相切:当带电粒子的运动轨迹小于圆周且与边界相切时(如图甲中a点),切点为带电粒子不能射出磁场的最值点(或恰能射出磁场的临界点)
②最值相交:当带电粒子的运动轨迹等于圆周时,直径与边界相交的点(如图甲中的b点)为带电粒子射出边界的最远点(距O最远)
(2)双直线边界型:当粒子源在一条边界上向纸面内各个方向以相同速率发射同一种粒子时,以图乙中带负电粒子的运动为例。
规律要点:
①最值相切:粒子能从另一边界射出的上、下最远点对应的轨道分别与两直线相切,如图乙所示。
②对称性:过粒子源S的垂线为ab的中垂线。在图乙中,a、b之间有带电粒子射出,可求得ab=2√2dr-d²,最值相切规律可推广到矩形区域磁场中。
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