求磁场区域最小面积的三类问题资料讲解.doc

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1、求磁场区域最小面积的三类问题精品文档求磁场区域最小面积的三类问题1、右图为可测定比荷的某装置的简化示意图，在第一象限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B=2．0×10-3T,在X轴上距坐标原点L=0．50m的P处为离子的入射口，在Y上安放接收器，现将一带正电荷的粒子以v=3．5×104m/s的速率从P处射入磁场，若粒子在y轴上距坐标原点L=0．50m的M处被观测到，且运动轨迹半径恰好最小，设带电粒子的质量为m,电量为q,不记其重力。（1）求上述粒子的比荷；（2）如果在上述粒子运动过程中的某个时刻，在第一象限内再加一个匀强电场，就可以使其沿y轴正方向做匀速直线运动，求匀

2、强电场的场强大小和方向，并求出从粒子射入磁场开始计时经过多长时间加这个匀强电场；（3）为了在M处观测到按题设条件运动的上述粒子，在第一象限内的磁场可以局限在一个矩形区域内，求此矩形磁场区域的最小面积，并在图中画出该矩形。2、如图所示，在竖直平面内，虚线MO与水平线PQ相交于O，二者夹角θ=30°，在MOP范围内存在竖直向下的匀强电场，电场强度为E，MOQ上方的某个区域有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，O点处在磁场的边界上，现有一群质量为m、电量为+q的带电粒子在纸面内以速度v（0

3、力和粒子间的相互作用力。求：   （1）速度最大的粒子在磁场中运动的时间；   （2）速度最大的粒子打在水平线POQ上的位置离O点的距离；   （3）磁场区域的最小面积。3、如图，ABCD是边长为a的正方形。质量为m、电荷量为e的电子以大小为v0的初速度沿纸面垂直于BC变射入正方形区域。在正方形内适当区域中有匀强磁场。电子从BC边上的任意点入射，都只能从A点射出磁场。不计重力，求： （1）次匀强磁场区域中磁感应强度的方向和大小； （2）此匀强磁场区域的最小面积。4、如图所示，在xoy坐标系第一象限内有一个与x轴相切于Q点的有理想边界圆形匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，一

4、带电粒子（不计重力）质量为m，带电荷量为+q，以初速度v0从P点进入第一象限，已知θ=30°．经过该圆形有界磁场时．速度方向改变了α=60°，并从x轴上的Q点射出．试求： （1）该圆形磁场区域的半径R； （2）该粒子在磁场中的运动时间t． （3）使带电粒子不能穿过x轴时圆形磁场区域的最小半径r．收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档解析：第（1）问本题考查带电粒子在磁场中的运动。第（2）问涉及到复合场（速度选择器模型）第（3）问是带电粒子在有界磁场（矩形区域）中的运动。（1）设粒子在磁场中的运动半径为r。如图甲，依题意M、P连线即为该粒子在磁场中作匀速圆周运动的直径，由几何关

5、系得      ①由洛伦兹力提供粒子在磁场中作匀速圆周运动的向心力，可得           ②联立①②并代入数据得=4．9×107C/kg（或5．0×107C/kg）  ③（2）设所加电场的场强大小为E。如图乙，当粒子子经过Q点时，速度沿y轴正方向，依题意，在此时加入沿x轴正方向的匀强电场，电场力与此时洛伦兹力平衡，则有          ④代入数据得       ⑤所加电场的长枪方向沿x轴正方向。由几何关系可知，圆弧PQ所对应的圆心角为45°，设带点粒子做匀速圆周运动的周期为T，所求时间为t，则有       ⑥          ⑦联立①⑥⑦并代入数据得      ⑧（3）如

6、图丙，所求的最小矩形是，该区域面积       ⑨联立①⑨并代入数据得          矩形如图丙中（虚线）解：（1）因粒子通过直线MO时，速度方向均平行于PQ向左，说明粒子速度方向改变了，由几何关系可得粒子的运动轨迹如图所示。设粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为R，周期为T，粒子在匀强磁场中运动时间为t1因为 所以   （2）由，得   设粒子自N点水平飞出磁场，出磁场后应做匀速运动至OM，设匀速运动的距离为s，由几何关系知： 过MO后粒子在电场中做类平抛运动，设运动的时间为t2，则：  得：    由几何关系知，速度最大的粒子打在水平线POQ上的位置离O点的距离（3）由题

7、知速度大小不同的粒子均要水平通过OM，则其飞出磁场的位置均应在ON的连线上，故磁场范围的最小面积是速度最大的粒子在磁场中的轨迹与ON所围成的面积扇形的面积     的面积为：  解：（1）设匀强磁场的磁感应强度的大小为B。令圆弧是自C点垂直于BC入射的电子在磁场中的运行轨道。电子所受到的磁场的作用力① 应指向圆弧的圆心，因而磁场的方向应垂直于纸面向外。圆弧的圆心在CB边或其延长线上。依题意，圆心在A、C连线的中垂线上，故B点即为圆心，圆半径为a按照牛顿定律有 ② 联