十三 带电粒子在匀强磁场中的运动——粒子源和动态圆

圆的动态变化确实是带电粒子在磁场中运动的难点所在,这要求小伙伴们有足够的空间思维能力 。我们将主要的三种模型一一呈现给大家 。
模型一、如下图所示,一束带正电的粒子以初速度v垂直进入匀强磁?。?若初速度v方向相同,大小不同,所有粒子运动轨迹的圆心都在垂直于初速度的直线上,速度增大时,轨道半径随着增大,所有粒子的轨迹组成一组动态的内切圆 。我们将这一组圆叫做“缩放圆”

十三 带电粒子在匀强磁场中的运动——粒子源和动态圆



特征:(1)各动态圆圆心轨迹为直线 (2)各动态圆的半径R不同 (3)各动态圆均相交于同一点 (4)各动态圆周期T相同
【十三 带电粒子在匀强磁场中的运动——粒子源和动态圆】模型二、如下图所示,一束带正电的粒子以初速度v垂直进入匀强磁场 , 若初速度v大小相同,方向不同,则所有粒子运动的轨道半径相同,但不同粒子的圆心位置不同,其共同规律是:所有粒子的圆心都在以入射点为圆心,以轨道半径R为半径的圆上,从而可以找出动态圆的圆心轨迹 。使用时应注意各圆的绕向 。我们将这样的一组圆称为“旋转圆” 。模型特征:(1)轨迹圆:各带电粒子的圆轨迹半径R相等,运动周期T相等 。随着入射速度方向的改变,它们构成一簇绕粒子源O旋转的动态圆(右上图中细实线所示) (2)圆心圆:各带电粒子轨迹圆的圆心分布在以粒子源O为圆心 , R为半径的一个圆周上(右上图中细虚线所示) 。(3)边界圆:带电粒子在磁场中可能经过的区域是以粒子源O为圆心,2R为半径的大圆(包络面)(图中粗虚线所示) 。
十三 带电粒子在匀强磁场中的运动——粒子源和动态圆

?模型三、如下图所示,如果带电粒子 速度大小一定 , 方向一定,入射点在同一直线上 粒子源发射速度大小、方向一定 , 入射点不同但在同一直线的带电粒子进入匀强磁场时,模型特征:它们做匀速圆周运动的半径相同,轨迹圆圆心共线 :带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在同一直线上 , 该直线即入射点的连线 。
十三 带电粒子在匀强磁场中的运动——粒子源和动态圆

应该说上述三种模型最难的是第二种,旋转对空间思维的要求非常高,为了辅助分析 , 我们可以总量角器或者自制一个圆去旋转 , 便于解题 。全是小技巧吧 。
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