摘要:如图甲所示.一静止的带电粒子q.质量为m.从P点经电场E加速.经A点进入中间磁场B.B方向垂直纸面向里.再穿过中间磁场进入右边足够大的空间磁场B′(B′=B).B′方向垂直于纸面向外.然后能够按某一路径再由A返回电场并回到出发点P.然后再重复前述过程.已知l为P到A的距离.求中间磁场的宽度d和粒子运动的周期. 例题解析: 例1.[解析] 力F撤去后.系统作简谐运动.该运动具有明显的对称性.该题利用最高 点与最低点的对称性来求解.会简单得多. (1)最高点与最低点有相同大小的回复力.只是方向相反.这里回复力是合外力. 在最低点.即原来平衡的系统在撤去力F的瞬间.受到的合外力应为F.方向竖直 向上,当到达最高点时.系统受到的合外力也应为F.方向竖直向下.A受到的合 外力为F.方向向下.考虑到重力的存在.所以B对A的弹力为mg - (2)力F越大越容易分离.讨论临界情况.也利用最高点与最低点回复力的对称 性.最高点时A.B间虽接触但无弹力.A只受重力.故此时回复力向下.大小为 mg.那么.在最低点时.即刚撤去力F时.A受的回复力也应等于mg.但根据前一 小题的分析.此时回复力为F .这就是说F=mg.则F =2mg.因此.使A. B 不分离的条件是F≤2mg. 例2.由于从a点以相同的初动能沿不同方向抛出的小球到达圆周上的各点时.其中到达c点的小球动能最大.因此过c点的切线一定是等势线.由此可以确定电场线的方向.至于从a点垂直于电场线抛出的小球可按类平抛运动处理. (1)用对称性判断电场的方向:由题设条件.在圆周平面内.从a点以相同的动能向不同方向抛出带正电的小球.小球会经过圆周上不同的点.且以经过c点时小球的动能最大.可知.电场线平行于圆平面.又根据动能定理.电场力对到达c点的小球做功最多.为qUac.因此Uac最大.即c点的电势比圆周上任何一点的电势都低.又因为圆周平面处于匀强电场中.故连接Oc.圆周上各点的电势对于Oc对称(或作过c点且与圆周相切的线cf是等势线).Oc方向即为电场方向.它与直径ab的夹角为600. (2)小球在匀强电场中做类平抛运动.小球沿垂直于电场方向抛出.设其初速度为v0.小球质量为m.在垂直于电场线方向.有: x =v0t ① 在沿电场线方向.有y =at 2 ② 由图中几何关系可得: x =Rcos300 ③ y =R(1十cos600) ④ 且:a = ⑤ 将③.④.⑤式代入①.②两式解得:v02= 所以初动能:Ek0=mv02 =. 例3.本题的关键在于头脑中要建立粒子运动的对称图景.其运动图景可分为两类.第一类由图7-2所示. 第二类由图7-3所示.粒子运动半径为R’ 例4.由题可知.MN上有感应电动势.这种感应电动势无法直接计算.但如果注意MN的长为r.结合题意.可虚构两根与MN完全相同的金属棒与MN棒一起刚好构成圆的内接正三角形.如图乙所示, 由法拉第电磁感应定律.这一回路中的感应电动势 E ==.S = kr2 由对称性可知.MN上的感应电动势是整个回路中电动势的. 所以: EMN=E =kr2

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