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“带电粒子在磁场中的运动”是历年高考中的一个重要考点,学生在这个问题上的得分历来不是很高.如果考题考的是单个粒子在复合场中运动情况的话,往往会考查学生们转动半径怎么求;在复合场中的运动时间怎么求;难一点可能会考粒子打到某个荧光屏上的范围怎么求等.对于这些问题,我们练习的比较多,大多数学生都知道从什么方面,什么角度去分析.可是对于“一群粒子在有界场的运动情况”,求有界场的面积;光屏上有粒子出现的范围;粒子在有界场中的运动最长时间等问题学生可能很难求解.分析:这些粒子从同一点入射,方向都于OM垂直,它们在磁场中运动轨迹的圆心都在O1O上,且速度最大的粒子圆心在O1位置.所有粒子出磁场时速度方向都水平,那么出磁场的位置与圆心的连线应都是竖直,而且连线与OM的交点即为圆心,它们之间的距离和交点到O点距离都相同等于粒子在磁场中的转动半径.所以这群粒子出磁场的位置都在OA这条直线上.最大速度的粒子它的轨迹如圆弧OA所示,其他粒子的轨迹都处在图4所示的阴影部分.
分析:此题粒子的大小和方向都不同,学生对这题可能无从下手.我们可以先研究某一特定的方向的一群粒子,如沿x轴正向的粒子.这些粒子的运动轨迹若补充完整应是大小不等的圆,且都相切与O点,如上图5所示.而这些粒子打到光屏的时间都是半个周期.然后我们再分析其他方向的粒子,其他方向的一群粒子的圆心应该随着速度方向的改变而改变.如上图5沿x轴正向的粒子圆心在y的正半轴上,速度方向一变,圆心变到ob直线上.这些粒子打到ob轴上的时间也是半个周期,但光屏却在y的正半轴上,所以打到光屏的时间小于半个周期.
综上所述对于“一群粒子在有界磁场中的运动”问题,我们通常可以按如下思路找到解决此类问题的突破口:(1) 先去找这一群粒子在磁场中的圆心所在的位置;(2) 再找这一群粒子出有界磁场的位置;(3) 再确定最大圆弧或最下圆弧的轨迹;(4) 利用几何关系去求要求的量.
[安徽省淮南第一中学 (232001)]
分析:此题粒子的大小和方向都不同,学生对这题可能无从下手.我们可以先研究某一特定的方向的一群粒子,如沿x轴正向的粒子.这些粒子的运动轨迹若补充完整应是大小不等的圆,且都相切与O点,如上图5所示.而这些粒子打到光屏的时间都是半个周期.然后我们再分析其他方向的粒子,其他方向的一群粒子的圆心应该随着速度方向的改变而改变.如上图5沿x轴正向的粒子圆心在y的正半轴上,速度方向一变,圆心变到ob直线上.这些粒子打到ob轴上的时间也是半个周期,但光屏却在y的正半轴上,所以打到光屏的时间小于半个周期.
综上所述对于“一群粒子在有界磁场中的运动”问题,我们通常可以按如下思路找到解决此类问题的突破口:(1) 先去找这一群粒子在磁场中的圆心所在的位置;(2) 再找这一群粒子出有界磁场的位置;(3) 再确定最大圆弧或最下圆弧的轨迹;(4) 利用几何关系去求要求的量.
[安徽省淮南第一中学 (232001)]