圆的动态变化确实是带电粒子在磁场中运动的难点所在,这要求小伙伴们有足够的空间思维能力。我们将主要的三种模型一一呈现给大家。

模型一、如下图所示,一束带正电的粒子以初速度v垂直进入匀强磁场,若初速度v方向相同,大小不同,所有粒子运动轨迹的圆心都在垂直于初速度的直线上,速度增大时,轨道半径随着增大,所有粒子的轨迹组成一组动态的内切圆。我们将这一组圆叫做“缩放圆”


特征:(1)各动态圆圆心轨迹为直线 (2)各动态圆的半径R不同 (3)各动态圆均相交于同一点 (4)各动态圆周期T相同

模型二、如下图所示,一束带正电的粒子以初速度v垂直进入匀强磁场,若初速度v大小相同,方向不同,则所有粒子运动的轨道半径相同,但不同粒子的圆心位置不同,其共同规律是:所有粒子的圆心都在以入射点为圆心,以轨道半径R为半径的圆上,从而可以找出动态圆的圆心轨迹。使用时应注意各圆的绕向。我们将这样的一组圆称为“旋转圆”。 模型特征:(1)轨迹圆:各带电粒子的圆轨迹半径R相等,运动周期T相等。随着入射速度方向的改变,它们构成一簇绕粒子源O旋转的动态圆(右上图中细实线所示) (2)圆心圆:各带电粒子轨迹圆的圆心分布在以粒子源O为圆心,R为半径的一个圆周上(右上图中细虚线所示)。 (3)边界圆:带电粒子在磁场中可能经过的区域是以粒子源O为圆心,2R为半径的大圆(包络面)(图中粗虚线所示)。

模型三、如下图所示,如果带电粒子 速度大小一定,方向一定,入射点在同一直线上 粒子源发射速度大小、方向一定,入射点不同但在同一直线的带电粒子进入匀强磁场时,模型特征:它们做匀速圆周运动的半径相同, 轨迹圆圆心共线 :带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在同一直线上,该直线即入射点的连线。

应该说上述三种模型最难的是第二种,旋转对空间思维的要求非常高,为了辅助分析,我们可以总量角器或者自制一个圆去旋转,便于解题。全是小技巧吧。

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