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求解临界问题要借助于半径R和速度v之间的约束关系进行动态轨迹分析,确定轨迹圆和边界的关系,寻找临界点,然后利用数学方法求解。常用结论:1、刚好射出磁场边界的条件是粒子在磁场中的运动轨迹与边界相切。2、当速度大小一定时,弧长或弦长越长,圆心角越大,粒子在磁场中运动时间越长。3、当速度变化时,圆心角大的运动时间越长。4、从同一边界射入的粒子从同一边界射出时,速度与边界的夹角相等,在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必沿径向射出。例题2、如图所示,有一个磁感应强B、方向垂直纸面向里的足够大的匀强磁场,在磁场中的O点有一个粒子源,能在纸面内向各个方向连续不断地均匀发射速率为v、比荷为k的带正电粒子,PQ是垂直纸面放置厚度不计的档板,档板的P端与O点的连线跟档板垂直。带电粒子的重力以及粒子间的相互作用力忽略不计。(1)为了使带电粒子不打在档板上,粒子源到档板的距离d应满足什么条件?(2)若粒子源到档板的距离d=v/kB,且已知沿某一方向射出的粒子恰好经过挡板的P点后最终又打在挡板上,求这个粒子从O点射出时的速度方向?(3)若粒子源到档板的距离d=v/kB,粒子打到档板左、右表面上的长度之比是多少?例题3、如图,真空室内存在方向垂直纸面向里,大小B=0.6T的匀强磁场,内有与磁场方向平行的板ab,在距ab距离为l=16cm处,有一点状的放射源S向各个方向发射α粒子,α粒子的速度都是v=3.0×106m/s,已知α粒子的电荷与质量之比q/m=5.0×107C/kg,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。例题4、如图,水平放置的平板MN上方有方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,许多质量为m,带电量为+q的粒子,以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向,由小孔O射入磁场区域,不计重力,不计粒子间的相互影响。下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域,其中R=mv/qB,哪个图是正确的?()M例题5:如图,圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点。有无数带有同样电荷、具有同样质量的粒子在纸面内沿各个方向以同样的速率通过P点进入磁场。这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段弧上,这段圆弧的弧长是圆周长的1/3。将磁感应强度的大小从原来的B1变为B2,结果相应的弧长变为原来的一半,则B2/B1等于多少?缩放圆带电粒子从某一点以速度方向不变而大小在改变(或质量改变)射入匀强磁场,在匀强磁场中做半径不断变化的匀速圆周运动。把其轨迹连续起来观察,好比一个与入射点相切并在放大(速度或质量逐渐增大时)或缩小(速度或质量逐渐减小时)的运动圆。例题6:如图,A、B为水平放置的足够长的平行板,板间距离为d=1.0×10-2m,A板上有一电子源P,Q点在P点正上方B板上,在纸面内从P点向Q点发射速度在0~3.2×107m/s范围内的电子。若垂直纸面内加一匀强磁场,磁感应强度B=9.1×10-3T,已知电子质量m=9.1×10-31kg,电子电量q=1.6×10-19C,不计电子重力和电子间的相互作用力,且电子打到板上均被吸收,并转移到大地,求电子击在A、B两板上的范围。A练习1:如图,在POQ区域内分布有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,有一束正离子流(不计重力),沿纸面垂直于磁场边界OQ方向从A点垂直边界射入磁场,已知OA=d,∠POQ=45º,离子的质量为m、带电荷量为q、要使离子不从OP边射出,离子进入磁场的速度最大不能超过多少?P练习2:如图,一端无限伸长的矩形区域abcd内存在着磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场。从边ad中点O射入一速率v0、方向与Od夹角θ=30º的正电粒子,粒子质量为m,重力不计,带电量为q,已知ad=L。(1)要使粒子能从ab边射出磁场,求v0的取值范围。(2)不从cd边射出的粒子在磁场中运动时间t的范围?(3)从ab边射出的粒子在磁场中运动时间t的范围。练习3.在xOy平面内有许多电子(质量为m,电荷量为e)从坐标原点O不断以相同大小的速度v0沿不同的方向射入第一象限,如图所示.现加上一个垂直于xOy平面的磁感应强度为B的匀强磁场,要求这些电子穿过该磁场后都能平行于x轴向x轴正方向运动,试求出符合条件的磁场的最小面积.