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为B点,不计粒子重力与空气阻力的影响。
图21求M、N之间的电势差UMN;2若粒子从AB边射出磁场区域且不和M板相撞,磁感应强度满足什么条件?3若仅将磁场反向,粒子至少和M板相撞一次后射出磁场,磁感应强度满足什么条件?
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f解析
甲2a1如图甲所示,由几何关系可知,粒子在磁场中运动的半径为R1=2①πR1t=v②2πav=2t③mv2粒子在平行板电容器中加速,根据动能定理qU=2④由①②③④联立解得mπ2a2U=4qt2⑤粒子带负电在电容器中加速,M板的电势高于N板电势mπ2a2UMN=4qt2⑥2粒子恰从B射出时,粒子半径最小,磁感应强度B1最大2πmT=qB⑦
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T=2t⑧πm联立⑦⑧得B1=qt
乙粒子的轨迹与AC边相切时,半径最大如图乙所示,磁感应强度B2最小,由几
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f何关系知R2=2av2qvB2=mRπm得B2=2qt磁感应强度应满足的关系为πmπm≤B2≤2qtqt3
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丙磁场反向后粒子向右偏转,轨迹与AC边相切时,磁感应强度最小如图丙所示,由几何关系得R3=32-4av2qvB3=mR31+22πm解得B3=2qt磁感应强度应满足的关系1+22πmB3≥2qtmπ2a2πmπm答案14qt222qt≤B2≤qt3B3≥1+22πm2qt
突破二带电粒子在磁场中运动的多解问题1.带电粒子电性不确定形成多解受洛伦兹力作用的带电粒子,可能带正电,也可能带负电,在相同的初速度条件
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f下,正、负粒子在磁场中的运动轨迹不同,因而形成多解。2.磁场方向不确定形成多解有些题目只告诉了磁感应强度的大小,而未具体指出磁感应强度的方向,此时必须考虑由磁感应强度方向不确定而形成的多解。3.临界状态不唯一形成多解
图3如图3所示,带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时,由于粒子运动轨迹是圆弧状,因此,它可能直接穿过去了,也可能转过180°从入射界面反向飞出,于是形成了多解。4.运动的往复性形成多解带电粒子在部分是电场、部分是磁场的空间运动时,往往具有往复性,因而形成多解。【典例2】2014江苏卷,14某装置用磁场控制带电粒子的运动,工作原理如图4所示。装置的长为L,上、下两个相同的矩形区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小均为B、方向与纸面垂直且相反,两磁场的间距为d。装置右端有一收集板,M、N、P为板上的三点,M位于轴线OO′上,N、P分别位于下方磁场的上、下边界上。在纸面内,质量为m、电荷量为-q的粒子以某一速度从装置左端的中点射入,方向与r
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