典例】如图所示,宽度为d的匀强有界磁场,磁感应强度为B,MM′和NN′是磁场左右的两条边界线.现有一质量为m,电荷量为q的带电粒子沿图示方向垂直射入磁场中,θ=45°要使粒子不能从右边界NN′射出,求粒子入射速率的最大值为多少?
2
f3.平移法带电粒子以一定速度沿任意方向射入匀强磁场时,它们将在磁场中做匀速圆周运动,其轨迹半径相同,若射入初速度为v0,则圆周运动半径为R=mv0qB,如图所示。
同时可发现这样的粒子源的粒子射入磁场后,粒子在磁场中做匀速圆周运动,圆心在以入射点P为圆心、半径R=mv0qB的圆这个圆在下面的叙述中称为“轨迹圆心圆”上。
由此我们也可以得到一种确定临界条件的方法:确定这类粒子在有界磁场中运动的临界条件时,可以将一半径为R=mv0qB的圆沿着“轨迹圆心圆”平移,从而探索出临界条件,这种方法称为“平移法”。
【典例】如图所示,真空室内存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度的大小B=060T,磁场内有一块平面感光板ab,板面与磁场方向平行,在距ab的距离l=16cm处,有一个点状的α放射源S,它向各个方向发射α粒子,α粒子的速率都是v=30×106ms。
3
f已知α粒子的电荷量与质量之比qm=50×107Ckg,现只考虑在图纸平面中运动的α粒子,求ab上
被α粒子打中的区域的长度。
【解析】α粒子从S点垂直磁场以一定大小的速度朝各个方向射入,在磁场中均沿逆时针方向做匀速
圆周运动,可求出它们的运动轨迹半径R,由qvB=mvR2,得R=
vqm
B,代入数值得R=10cm,可见
2RlR
由于朝不同方向发射的α粒子的圆轨迹都过S,可先考查速度沿负y方向的α粒子,其轨迹圆心在x
轴上的A1点,将α粒子运动轨迹的圆心A1点开始,沿着“轨迹圆心圆”逆时针方向移动,如图所示。
【答案】20cm【典例】如图所示,S为电子射线源能在图示纸面上和360°范围内向各个方向发射速率相等的质量为m、带电e的电子,MN是一块足够大的竖直挡板且与S的水平距离OS=L,挡板左侧充满垂直纸面向里的匀强磁场;
①若电子的发射速率为V0,要使电子一定能经过点O,则磁场的磁感应强度B的条件?②若磁场的磁感应强度为B,要使S发射出的电子能到达档板,则电子的发射速率多大?
4
f③若磁场的磁感应强度为B,从S发射出的电子的速度为2eBL,则档板上出现电子的范围多大?m
【审题指导】电子从点S发出后必受到洛仑兹力作用而在纸面上作匀速圆周运动,由于电子从点S射出的方向不同将使其受洛仑兹力方向不同r