《高二物理磁场重难知识点精析及综合能力强化训练.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高二物理磁场重难知识点精析及综合能力强化训练.docx(19页珍藏版)》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、高二物理磁场重难学问点精析及综合实力强化训练I. 重难学问点精析一, 学问点回忆1, 磁场(1)磁场的产生:磁极四周有磁场;电流四周有磁场奥斯特试验,方向由安培定那么右手螺旋定那么推断即对直导线,四指指磁感线方向;对环行电流,大拇指指中心轴线上的磁感线方向;对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向;变更的电场在四周空间产生磁场麦克斯韦。(2)磁场的根本性质:磁场对放入其中的磁极, 电流安培力和运动电荷洛仑兹力有力的作用(对磁极肯定有力的作用;对电流和运动电荷只是可能有力的作用,当电流, 电荷的运动方向及磁感线平行时不受磁场力作用)。2, 磁感应强度条件:LB,并且是匀强磁场中,或L很小磁感应
2、强度B是矢量。3, 磁感线用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向,也就是在该点小磁针静止时N极的指向。磁感线的疏密表示磁场的强弱。磁感线是封闭曲线和静电场的电场线不同。要熟记常见的几种磁场的磁感线通电环行导线四周磁场地球磁场通电直导线四周磁场4, 安培力磁场对电流的作用力(1)(只适用于BI,并且肯定有FB, FI,即F垂直B和I确定的平面。B, I不垂直时,对B分解,取及I垂直的重量B)(2)安培力方向的判定:用左手定那么。另:只要两导线不是相互垂直的,都可以用“同向电流相吸,反向电流相斥判定相互作用的磁场力的方向;当两导线相互垂直时,用左
3、手定那么判定。5, 洛仑兹力磁场对运动电荷的作用力,是安培力的微观表现(1)IBF安F计算公式的推导:如图,整个导线受到的安培力为F安 ;其中;设导线中共有N个自由电子;每个电子受的磁场力为F,那么F安。由以上四式可得。条件是v及B垂直。当v及B成角时,。(2)洛伦兹力方向的判定:在用左手定那么时,四指假设为正电荷运动的方向,那么拇指为洛仑兹力方向;而对负电荷而言,受洛仑兹力方向及正电荷相反。(3)带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力而做匀速圆周运动时,洛伦兹力充当向心力,由此可以推导出该圆周运动的半径公式和周期公式:。由于F始终及V垂直,所以洛仑兹力肯定不做功。6, 速度选择器v正交的匀强磁场和
4、匀强电场组成速度选择器。带电粒子必需以唯一确定的速度包括大小, 方向才能匀速或者说沿直线通过速度选择器。否那么将发生偏转。这个速度的大小可以由洛伦兹力和电场力的平衡得出:,。在本图中,速度方向必需向右。这个结论及离子带何种电荷, 电荷多少都无关。假设速度小于这一速度,电场力将大于洛伦兹力,带电粒子向电场力方向偏转,电场力做正功,动能将增大,洛伦兹力也将增大,粒子的轨迹既不是抛物线,也不是圆,而是一条困难曲线;假设大于这一速度,将向洛伦兹力方向偏转,电场力将做负功,动能将减小,洛伦兹力也将减小,轨迹是一条困难曲线。二, 典型题举例1, 导线在安培力作用下的受力分析例1. 光滑导轨及水平面成角,导
5、轨宽L。匀强磁场磁感应强度为B。金属杆长也为L ,质量为m,水平放在导轨上。当回路总电流为I1时,金属杆正好能静止。求:B至少多大?这时B的方向如何?假设保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上,应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止?解:画出金属杆的截面图。由三角形定那么可知,只有当安培力方向沿导轨平面对上时安培力才最小,B也最小。依据左手定那么,这时B应垂直于导轨平面对上,大小满意:1L, 1L。B当B的方向改为竖直向上时,这时安培力的方向变为水平向右,沿导轨方向合力为零,得2,I21。在解这类题时必需画出截面图,只有在截面图上才能正确表示各力的精确方向,从而弄清各矢量方向间的关系
6、。2, 带电粒子在复合场中的运动E B例2. 一个带电微粒在图示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动。那么该带电微粒必定带,旋转方向为。假设圆半径为r,电场强度为E磁感应强度为B,那么线速度为。解:因为必需有电场力及重力平衡,所以必为负电;由左手定那么得逆时针转动;再由3, 带电粒子在有界的匀强磁场中运动的问题带电粒子进入有界匀强磁场中运动时,其轨迹是一段或多段圆弧,解决问题的关键:依据洛仑兹力方向时刻垂直于粒子运动方向指向轨迹圆心的特点,正确判定和画出轨迹圆心的位置和所对应的圆心角,因为圆心和圆心角一旦确定,有关圆运动的半径在磁场中运动的时间等问题就可以依据条件迎刃而解。留意分
7、析粒子运动轨迹所具有的对称性,简化时问题的分析和处理,留意粒子的周期性重复性,防止因解答结果的片面性而遗漏局部答案。MNBOv例3. 如图直线上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正, 负电子同时从同一点O以及成30角的同样速度v射入磁场电子质量为m,电荷为e,它们从磁场中射出时相距多远?射出的时间差是多少?解:正负电子的半径和周期是一样的。只是偏转方向相反。先确定圆心,画出半径,由对称性知:射入, 射出点和圆心恰好组成正三角形。所以两个射出点相距2r,由图还看出经验时间相差23。答案为射出点相距,时间差为。关键是找圆心, 找半径和用对称。.重难学问点荐入 磁体 , 电流 , 变更的电场 四周有磁场
8、。 安培提出分子电流假说又叫磁性起源假说,认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。但这并不等于说全部磁场都是由运动电荷产生的,因为麦克斯韦发觉变更的电场也能产生磁场。2.磁场的根本性质:磁场对放入其中的 磁极 和 电流 有磁场力的作用(对磁极肯定有力的作用;对电流只是可能有力的作用,当电流和磁感线平行时不受磁场力作用)。这一点应当跟电场的根本性质相比拟。3.磁场方向:五种表述是等效的磁场的方向小磁针静止时N极指向N极的受力方向磁感线某点的切线方向磁感应强度的方向 用来形象地描述磁场中各点的磁场 强弱 和 方向 的曲线。磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向,也就是在该点小磁针静止
9、时N极的指向。磁感线的 疏密 表示磁场的强弱。 磁感线是 封闭 曲线和静电场的电场线不同。 要熟记常见的几种磁场的磁感线: 地球磁场 通电直导线四周磁场 通电环行导线四周磁场安培定那么右手螺旋定那么:对直导线,四指指磁感线方向;对环行电流,大拇指指中心轴线上的磁感线方向;对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。5.磁感应强度:条件是匀强磁场中,或L很小,并且LB 。磁感应强度是矢量。单位是 特斯拉 ,符号为T。由磁场本身确定,和放不放入电流无关。6安培力 磁场对电流的作用力1安培力方向的判定用左手定那么。用“同性相斥,异性相吸只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时。SNI用“同向电流相吸,
10、反向电流相斥反映了磁现象的电本质。可以把条形磁铁等效为长直螺线管不要把长直螺线管等效为条形磁铁。例1. 如下图,可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流,不计通电导线的重力,仅在磁场力作用下,导线将如何移动?解:先画出导线所在处的磁感线,上下两局部导线所受安培力的方向相反,使导线从左向右看顺时针转动;同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动不要说成先转90后平移。分析的关键是画出相关的磁感线。NSFFF /F例2. 条形磁铁放在粗糙水平面上,正中的正上方有一导线,通有图示方向的电流后,磁铁对水平面的压力将会(增大, 减小还是不变?)。水平面对磁铁的摩擦力大小为。解:此题有多种分析方法。画出通电导
11、线中电流的磁场中通过两极的那条磁感线如图中粗虚线所示,可看出两极受的磁场力i的合力竖直向上。磁铁对水平面的压力减小,但不受摩擦力。画出条形磁铁的磁感线中通过通电导线的那一条如图中细虚线所示,可看出导线受到的安培力竖直向下,因此条形磁铁受的反作用力竖直向上。把条形磁铁等效为通电螺线管,上方的电流是向里的,及通电导线中的电流是同向电流,所以相互吸引。例3. 电视机显象管的偏转线圈示意图如右,即时电流方向如图所示。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转?解:画出偏转线圈内侧的电流,是左半线圈靠电子流的一侧为向里,右半线圈靠电子流的一侧为向外。电子流的等效电流方向是向里的,依据“同向电流相互吸引,
12、反向电流相互排斥,可判定电子流向左偏转。此题用其它方法推断也行,但不如这个方法简洁。2安培力大小的计算为B, L间的夹角中学只要求会计算=0不受安培力和=90两种状况。例4. 如下图,光滑导轨及水平面成角,导轨宽L。匀强磁场磁感应强度为B。金属杆长也为L ,质量为m,水平放在导轨上。当回路总电流为I1时,金属杆正好能静止。求:B至少多大?这时B的方向如何?假设保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上,应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止?B解:画出金属杆的截面图。由三角形定那么得,只有当安培力方向沿导轨平面对上时安培力才最小,B也最小。依据左手定那么,这时B应垂直于导轨平面对上,大小
13、满意:1, 1L。当B的方向改为竖直向上时,这时安培力的方向变为水平向右,沿导轨方向合力为零,得2,I21。在解这类题时必需画出截面图,只有在截面图上才能正确表示各力的精确方向,从而弄清各矢量方向间的关系。Bhs例6. 如下图,质量为m的铜棒搭在U形导线框右端,棒长和框宽均为L,磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。电键闭合后,在磁场力作用下铜棒被平抛出去,下落h后的水平位移为s。求闭合电键后通过铜棒的电荷量Q。解:闭合电键后的极短时间内,铜棒受安培力向右的冲量F0而被平抛出去,其中,而瞬时电流和时间的乘积等于电荷量t,由平抛规律可算铜棒离开导线框时的初速度,最终可得。7洛伦兹力IBF安F1洛
14、伦兹力运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力,它是安培力的 微观说明 。公式 。条件是v及B垂直。2洛伦兹力方向的判定:在用左手定那么时,四指必需指电流方向不是速度方向,即 正电荷 定向移动的方向;对负电荷,四指应指负电荷定向移动方向的反方向。BR + 例7. 磁流体发电机原理图如右。等离子体高速从左向右喷射,两极板间有如图方向的匀强磁场。该发电机哪个极板为正极?两板间最大电压为多少?解:由左手定那么,正, 负离子受的洛伦兹力分别向上, 向下。所以上极板为正。正, 负极板间会产生电场。当刚进入的正负离子受的洛伦兹力及电场力等值反向时,到达最大电压:。当外电路断开时,这也就是电动势E。当外电路接
15、通时,极板上的电荷量减小,板间场强减小,洛伦兹力将大于电场力,进入的正负离子又将发生偏转。这时电动势仍是,但路端电压将小于。在定性分析时特殊须要留意的是: 正负离子速度方向一样时,在同一磁场中受洛伦兹力方向相反。 外电路接通时,电路中有电流,洛伦兹力大于电场力,两板间电压将小于,但电动势不变和全部电源一样,电动势是电源本身的性质。 留意在带电粒子偏转聚集在极板上以后新产生的电场的分析。在外电路断开时最终将到达平衡态。3洛伦兹力大小的计算带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力而做匀速圆周运动时,洛伦兹力充当向心力,由此可以推导出该圆周运动的半径公式和周期公式: 2 MNBOv例8. 如图直线上方有磁感
16、应强度为B的匀强磁场。正, 负电子同时从同一点O以及成30角的同样速度v射入磁场电子质量为m,电荷为e,它们从磁场中射出时相距多远?射出的时间差是多少?提示:关键是找圆心, 找半径和用对称。解:由公式知,它们的半径和周期是一样的。只是偏转方向相反。先确定圆心,画出半径,由对称性知:射入, 射出点和圆心恰好组成正三角形。所以两个射出点相距2r,由图还可看出,经验时间相差23。答案为射出点相距,时间差为。关键是找圆心, 找半径和用对称。yxoBvva例9. 一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P(a,0)点以速度v,沿及x正方向成60的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好垂直于y轴射出第一
17、象限。求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。解:由射入, 射出点的半径可找到圆心,并得出半径为;射出点坐标为0,。4.带电粒子在匀强磁场中的偏转r vRvOBvLRO yv穿过矩形磁场区。肯定要先画好协助线半径, 速度及延长线。偏转角由求出。侧移由R22-()2解出。经验时间由得出。留意,这里射出速度的反向延长线及初速度延长线的交点不再是宽度线段的中点,这点及带电粒子在匀强电场中的偏转结论不同!穿过圆形磁场区。画好协助线半径, 速度, 轨迹圆的圆心, 连心线。偏角可由求出。经验时间由得出。留意:由对称性,射出线的反向延长线必过磁场圆的圆心。8带电粒子在混合场中的运动 v正交的匀强磁场和匀强电
18、场组成速度选择器。带电粒子必需以唯一确定的速度包括大小, 方向才能匀速或者说沿直线通过速度选择器。否那么将发生偏转。这个速度的大小可以由洛伦兹力和电场力的平衡得出:,。在本图中,速度方向必需向右。这个结论及离子带何种电荷, 电荷多少都无关。假设速度小于这一速度,电场力将大于洛伦兹力,带电粒子向电场力方向偏转,电场力做正功,动能将增大,洛伦兹力也将增大,粒子的轨迹既不是抛物线,也不是圆,而是一条困难曲线;假设大于这一速度,将向洛伦兹力方向偏转,电场力将做负功,动能将减小,洛伦兹力也将减小,轨迹是一条困难曲线。abcov0例10. 某带电粒子从图中速度选择器左端由中点O以速度v0向右射去,从右端中
19、心a下方的b点以速度v1射出;假设增大磁感应强度B,该粒子将打到a点上方的c点,且有,那么该粒子带 电;第二次射出时的速度为 。解:B增大后向上偏,说明洛伦兹力向上,所以为带正电。由于洛伦兹力总不做功,所以两次都是只有电场力做功,第一次为正功,第二次为负功,但功的肯定值一样。例11. 如下图,一个带电粒子两次以同样的垂直于场线的初速度v0分别穿越匀强电场区和匀强磁场区, 场区的宽度均为L偏转角度均为,求EB解:分别利用带电粒子的偏角公式。在电场中偏转:,在磁场中偏转:,由以上两式可得。可以证明:当偏转角一样时,侧移必定不同电场中侧移较大;当侧移一样时,偏转角必定不同磁场中偏转角较大。2.带电微
20、粒在重力, 电场力, 磁场力共同作用下的运动E B 带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动。必定是电场力和重力平衡,而洛伦兹力充当向心力。例12. 一个带电微粒在图示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动。那么该带电微粒必定带,旋转方向为。假设圆半径为r,电场强度为E磁感应强度为B,那么线速度为。解:因为必需有电场力及重力平衡,所以必为负电;由左手定那么得逆时针转动;再由.综合实力提升测试一, 选择题:每题分,共40分,请将每题正确答案的字母填入答卷的表格内1, 磁体之间的相互作用是通过磁场发生的。对磁场相识正确的选项是A磁感线有可能出现相交的状况B磁感线总是由N极动身指向S极C
21、某点磁场的方向及放在该点小磁针静止时N极所指方向一样D假设在某区域内通电导线不受磁场力的作用,那么该区域的磁感应强度肯定为零荧光屏狭缝电子束阴极阳极2, 右图是电子射线管的示意图。接通电源后,电子射线由阴极沿x轴方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下z轴负方向偏转,在以下措施中可采纳的是 填选项代号。A加一磁场,磁场方向沿z轴负方向B加一磁场,磁场方向沿y轴正方向C加一电场,电场方向沿z轴负方向D加一电场,电场方向沿y轴正方向3, 如图,用两根一样的细绳水平悬挂一段匀称载流直导线,电流I方向从M到N,绳子的拉力均为F。为使F0,可能到达要求的方法是A加水平向右的磁场B加水平
22、向左的磁场C加垂直纸面对里的磁场D加垂直纸面对外的磁场4, 如图,在阴极射管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线,且导线中电流方向水平向右,那么阴极射线将会A向上偏转B向下偏转C向纸内偏转D向纸外偏转ab5, 取两个完全一样的长导线,用其中一根绕成如图a所示的螺线管,当该螺线管中通以电流强度为I的电流时,测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B,假设将另一根长导线对折后绕成如图b所示的螺线管,并通以电流强度也为I的电流时,那么在螺线管内中部的磁感应强度大小为A0BBCB D2 B甲乙A甲乙B乙甲C乙甲D6, 粒子甲的质量及电荷量分别是粒子乙的4倍及2倍,两粒子均带正电,让它们在匀强磁场中
23、同一点以大小相等, 方向相反的速度开场运动。磁场方向垂直纸面对里。以下四个图中,能正确表示两粒子子运动轨迹的是 abcdBveO7, 如下图,长方形长0.6 m,宽0.3 m,O, e分别是, 的中点,以为直径的半圆内有垂直纸面对里的匀强磁场边界上无磁场,磁感应强度B0.25 T。一群不计重力, 质量m310-7 kg, 电荷量q2103 C的带电粒子以速度v502 m沿垂直方向且垂直于磁场射人磁场区域A从边射人的粒子,出射点全局部布在边B从边射人的粒子,出射点全局部布在边C从边射入的粒子,出射点分布在边和边D从边射人的粒子,出射点分布在边和边OBxyv8, 如下图,在x轴上方存在着垂直于纸面
24、对里, 磁感应强度为B的匀强磁场。一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且及x轴正方向成120角,假设粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a,那么该粒子的比荷和所带电荷的正负是A,正电荷 B,正电荷 C,负电荷 D,负电荷9, 以下说法中正确的有A只要带电粒子在磁场中运动,就会受到洛仑兹力的作用带电粒子在空间定向运动,其四周空间肯定形成磁场带电粒子垂直射入磁场中,必做圆周运动洛仑兹力总是不做功10, 如下图,一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动,周期为T0,轨道平面位于纸面内,质点的速度方向如图中箭头所示。现
25、加一垂直于轨道平面的匀强磁场,轨道半径并不因此而变更,那么+vA假设磁场方向指向纸里,质点运动的周期将大于T0B假设磁场方向指向纸里,质点运动的周期将小于T0C假设磁场方向指向纸外,质点运动的周期将大于T0D假设磁场方向指向纸外,质点运动的周期将小于T0二填空题:每空3分,共18分11, 磁场对放入其中的长为L, 电流强度为I, 方向及磁场垂直的通电导线有力F的作用,可以用磁感应强度B描述磁场的力的性质,磁感应强度的大小B,在物理学中,用类似方法描述物质根本性质的物理量还有等。12, 在磁感应强度B的匀强磁场中,垂直于磁场放入一段通电导线。假设随意时刻该导线中有N个以速度v做定向移动的电荷,每
26、个电荷的电量为q。那么每个电荷所受的洛伦兹力f,该段导线所受的安培力为F。13, 边长为a的正方形,处于有界磁场,如下图,一束电子以v0水平射入磁场后,分别从A处和C处射出,那么:;所经验的时间之比:。三计算及简答:14, 15, 16小题10分,17小题12分共42分。解答时要求写出必要的文字说明, 方程式和重要的演算步骤I14, 据报道,最近已研制出一种可以投入运用的电磁轨道炮,其原理如下图。炮弹可视为长方形导体置于两固定的平行导轨之间,并及轨道壁密接。开场时炮弹在轨道的一端,通以电流后炮弹会被磁力加速,最终从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离w0.10 m,导轨长L5.0
27、m,炮弹质量m0.30 。导轨上的电流I的方向如图中箭头所示。可认为,炮弹在轨道内运动时,它所在处磁场的磁感应强度始终为B2.0 T,方向垂直于纸面对里。假设炮弹出口速度为v103 m,求通过导轨的电流I。忽视摩擦力及重力的影响。QSPx15, 磁谱仪是测量能谱的重要仪器。磁谱仪的工作原理如下图,放射源S发出质量为m, 电量为q的粒子沿垂直磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,被限束光栏Q限制在2的小角度内,粒子经磁场偏转后打到及束光栏平行的感光片P上。重力影响不计假设能量在EEEE0,且范围内的粒子均垂直于限束光栏的方向进入磁场。试求这些粒子打在胶片上的范围x1。事实上,限束光栏有肯定的宽度
28、,粒子将在2角内进入磁场。试求能量均为E的 粒子打到感光胶片上的范围x2 16, 在半径为R的半圆形区域中有一匀强磁场,磁场的方向垂直于纸面,磁感应强度为B。一质量为m,带有电量q的粒子以肯定的速度沿垂直于半圆直径方向经P点d射入磁场不计重力影响。 假如粒子恰好从A点射出磁场,求入射粒子的速度。假如粒子经纸面内Q点从磁场中射出,出射方向及半圆在Q点切线方向的夹角为如图。求入射粒子的速度。RAOPDQ17, 两平面荧光屏相互垂直放置,在两屏内分别取垂直于两屏交线的直线为x轴和y轴,交点O为原点,如下图,在y0,0xa的区域有垂直于纸面对里的匀强磁场,在y0,xa的区域有垂直于纸面对外的匀强磁场,
29、两区域内的磁感应强度大小均为B。在O点有一处小孔,一束质量为m, 带电量为qq0的粒子沿x轴经小孔射入磁场,最终扎在竖直和水平荧光屏上,使荧光屏发亮。入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各种数值。速度最大的粒子在0xa的区域中运动的时间及在xa的区域中运动的时间之比为25,在磁场中运动的总时间为712,其中T为该粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中作圆周运动的周期。试求两个荧光屏上亮线的范围不计重力的影响。Oaxy参考答案一, 选择题:题号12345678910答案CBCAAADC二填空题:11, ,电场强度 12, , 13, 1:2 2:1三计算及简答:14, 炮弹的加速度为: 炮弹做匀加
30、速运动,有: 解得:15, 1设粒子以速度v进入磁场,打在胶片上的位置距S的距离为x 圆周运动 粒子的动能 且 x2R 解得: 由上式可得: 2动能为E的粒子沿角入射,轨道半径一样,设为R圆周运动 粒子的动能 由几何关系得16, 由于粒子在P点垂直射入磁场,故圆弧轨道的圆心在上,是直径。 设入射粒子的速度为v1,由洛伦兹力的表达式和牛顿第二定律得:RAOPDQ 解得:设是粒子在磁场中圆弧轨道的圆心,连接,设。 由几何关系得: 由余弦定理得: 解得: 设入射粒子的速度为v,由 解出:OaDPxNMCy17, 粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中运动的半径为: 速度小的粒子将在xa的区域走完半圆,射到
31、竖直屏上。半圆的直径在y轴上,半径的范围从0到a,屏上发亮的范围从0到2a。轨道半径大于a的粒子开场进入右侧磁场,考虑ra的极限状况,这种粒子在右侧的圆轨迹及x轴在D点相切虚线,2a,这是水平屏上发亮范围的左边界。速度最大的粒子的轨迹如图中实线所示,它由两段圆弧组成,圆心分别为C和,C在y轴上,由对称性可知在x2a直线上。设t1为粒子在0xa的区域中运动的时间,t2为在xa的区域中运动的时间,由题意可知 解得: 由两式和对称性可得: 60 60 360150 所以 1506090 即为圆周,因此,圆心在x轴上。 设速度为最大值粒子的轨道半径为R,由直角可得 2602a 由图可知2aR,因此水平荧光屏发亮范围的右边界的坐标