带电粒子在匀强磁场中运动的实例(带电粒子在匀强磁场中的运动)

造成带电粒子在匀强磁场中运动多解问题的因素还有磁场方向的不确定。因为磁感应强度是矢量,如果题述条件只给出磁感应强度大小,而未说明磁感应强度方向,则应考虑因磁场方向不确定而导致的多解。 如图所示,带正电粒子以速率v垂直进入匀强磁场,若B垂直纸面向里,其轨迹为a,若B垂直纸面向外,其轨迹为b。

带电粒子在匀强磁场中运动的实例(带电粒子在匀强磁场中的运动)(1)

还是拿一道例题来说:一质量为m,电荷量为q的负电荷在磁感应强度为B的匀强磁场中绕固定的正电荷沿固定的光滑轨道做匀速圆周运动,若磁场方向垂直于它的运动平面,且作用在负电荷的电场力恰好是磁场力的三倍,则负电荷做圆周运动的角速度可能是( )

解析:还是需要我们仔细审题,明白题目到底想考什么,依题中条件“磁场方向垂直于它的运动平面”,磁场方向有两种可能,要么垂直向上,要么垂直向下,且这两种可能方向相反。在方向相反的两个匀强磁场中,由左手定则可知负电荷所受的洛伦兹力的方向也是相反的。

当负电荷所受的洛伦兹力与电场力方向相同时,根据牛顿第二定律和圆周运动的相关知识,可知4qvB=mv²/R,得v=4BqR/m,此种情况下,负电荷运动的角速度为ω=v/R=4Bqm;当负电荷所受的洛伦兹力与电场力方向相反时,有2qvB=mv²/R,v=2BqR/m,此种情况下,负电荷运动的角速度为ω=v/R=2Bqm。

反思:做这道题是不是需要温习一下合力充当向心力,向心力的计算方法你忘了吗?洛伦兹力的计算方法你还记得吗?

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