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“缩放圆”与匀强磁场中同种粒子运动问题

2016-11-27  发布者:喻宗莲  浏览数( -)

缩放圆在高中物理电磁学中有特殊的作用和价值,本文结合实例阐述“缩放圆”在电磁学问题中的应用,进一步培养学生用数学方法解决物理问题能力,同时加强对解题技巧和解题思路的构建。

【情景1】如图1所示,在同一平面内沿某一方向发射速率不同的同种带电粒子(如质子),这些带电粒子垂直于磁场方向射入匀强磁场,做同方向旋转的匀速圆周运动(称缩放圆),粒子的运动特点是:

所有轨迹圆相切于粒子的入射点,其圆心均在与初速度垂直的直线上.

各带电粒子做匀速圆周运动的周期相同.

速率大的粒子所走过的路程大,对应的圆半径也大.

【情景2】如图4所示,在同一水平面内沿某一方向发射速率不同的同种带电粒子,这些带电粒子垂直于磁场方向射入有界匀强磁场,做同方向旋转的匀速圆周运动(称缩放滚圆),一段时间后沿着某个方向经过了平面上的某点(即已知初、末速度的方向的所在直线)射出磁场,粒子的运动特点是:

所有轨迹圆与初、末速度的方向所在直线相切,其的圆心均在初、末速度延长线形成的角的角平分线上(又称缩放滚圆).

各带电粒子做匀速圆周运动的周期相同.

轨迹圆与初、末速度的方向所在直线切点的连线为直径的圆,为圆形区域磁场的最小区域.

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