带电粒子在磁场中的运动PPT讲稿.ppt

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1、带电粒子在磁场中的带电粒子在磁场中的运动一运动一第1页，共14页，编辑于2022年，星期六问题问题1 1：容器容器A A为一离子源，从小孔为一离子源，从小孔S S1 1可以持续发射质子和可以持续发射质子和粒子两种正粒子，粒子从小孔粒子两种正粒子，粒子从小孔S S1 1出来时的初速度出来时的初速度都认为为零，粒子经过一空间需被加速后到达小孔都认为为零，粒子经过一空间需被加速后到达小孔S S2 2 ，则在小孔，则在小孔S S1 1到到S S2 2空间内可以加入何种场？空间内可以加入何种场？A A、可以是电场、可以是电场 B B、可以是磁场、可以是磁场C C、电场、磁场都可以、电场、磁场都可以正确答

2、案：正确答案：AS2S1A稳压电源稳压电源问题问题2 2：被加速后的质子和被加速后的质子和粒子由小孔粒子由小孔S S2 2匀速运动到达小孔匀速运动到达小孔S S3 3，进入一，进入一分离空间。若要将两种粒子分离，试设计分离方案。分离空间。若要将两种粒子分离，试设计分离方案。第2页，共14页，编辑于2022年，星期六问题问题2 2：被加速后的质子（质量被加速后的质子（质量m m、带电、带电q q）和）和粒子（质量粒子（质量4m4m、带电、带电2q2q）由小孔）由小孔S S2 2匀速运动到达小孔匀速运动到达小孔S S3 3，进入一分离空间。若要将，进入一分离空间。若要将两种粒子分离，试设计分离方案

3、。两种粒子分离，试设计分离方案。S2S1A稳压电源稳压电源S3A A、可以是电场、可以是电场 B B、可以是磁场、可以是磁场C C、电场、磁场都可以、电场、磁场都可以第3页，共14页，编辑于2022年，星期六问题问题2 2：被加速后的质子（质量被加速后的质子（质量m m、带电、带电q q）和）和粒子（质量粒子（质量4m4m、带电带电2q2q）由小孔）由小孔S S2 2匀速运动到达小孔匀速运动到达小孔S S3 3，进入一分离空间。，进入一分离空间。若要将两种粒子分离，试设计分离方案。若要将两种粒子分离，试设计分离方案。S2S1A稳压电源稳压电源S3V第4页，共14页，编辑于2022年，星期六问题

4、问题2 2：被加速后的质子（质量被加速后的质子（质量m m、带、带电电q q）和）和粒子（质量粒子（质量4m4m、带电带电2q2q）由小孔）由小孔S S2 2匀速运动匀速运动到达小孔到达小孔S S3 3，进入一分离空间。，进入一分离空间。若要将两种粒子分离，试设计若要将两种粒子分离，试设计分离方案。分离方案。若提供磁感应强度大小为若提供磁感应强度大小为B B、方向垂直纸面向外的匀、方向垂直纸面向外的匀强磁场，试求两种粒子打在强磁场，试求两种粒子打在照相底片照相底片D D上的位置离上的位置离S3 3的距的距离。离。BS2S1A稳压电源稳压电源 S3质谱仪质谱仪V洛伦兹力洛伦兹力半径、周期半径、周

5、期第5页，共14页，编辑于2022年，星期六S2S1A稳压电源稳压电源S3 变式变式1:1:如如图图所所示示真真空空中中宽宽为为d d的的区区域域内内有有强强度度为为B B的的匀匀强强磁磁场场,方方向向如如图图，质质量量m m、带带电电q q的的粒粒子子以以与与CDCD成成9090角角的的速速度度V V0 0垂垂直直射射入入磁磁场场中中；要要使使粒粒子子必必能能从从EFEF射射出出则则初初速速度度V V0 0应满足什么条件？应满足什么条件？EFCDV0第6页，共14页，编辑于2022年，星期六S2S1A稳压电源稳压电源S3 变式变式2 2若若 此此 带带 电电 粒粒 子子 的的 质质 量量m=

6、1.710-27kg，电电 荷荷 量量q=1.610-19C，以以某某一一初初速速度度，沿沿垂垂直直于于磁磁场场同同时时又又垂垂直直于于磁磁场场边边界界的的方方向向进进入入匀匀强强磁磁场场中中，磁磁感感应应强强度度B=0.17T，磁磁场场的的宽宽度度L=10cm，带带电电粒粒子子离离开开磁磁场场时时速速度度方方向向与与原原来来入入射射方方向向的的夹夹角角为为30,30,求求:带带电电粒粒子子进进入入匀匀强强磁磁场场时时的的初初速度速度v解题思路解题思路第7页，共14页，编辑于2022年，星期六S3S2S1A稳压电源稳压电源 变式变式变式变式3 3 3 3：质量为质量为质量为质量为m m m m

7、、带电荷量为、带电荷量为、带电荷量为、带电荷量为+q+q+q+q的粒子（重力不计），初速度垂直于的粒子（重力不计），初速度垂直于的粒子（重力不计），初速度垂直于的粒子（重力不计），初速度垂直于磁场方向，与边界成磁场方向，与边界成磁场方向，与边界成磁场方向，与边界成 30303030角的方向射入磁感应强度为角的方向射入磁感应强度为角的方向射入磁感应强度为角的方向射入磁感应强度为B B B B、磁、磁、磁、磁场宽度为场宽度为场宽度为场宽度为d d d d的匀强磁场中，最后恰好从同一边界射出。的匀强磁场中，最后恰好从同一边界射出。的匀强磁场中，最后恰好从同一边界射出。的匀强磁场中，最后恰好从同一边界

8、射出。1 1）粒子进入磁场的初速度多大？）粒子进入磁场的初速度多大？找熟悉（喜找熟悉（喜欢）欢）第8页，共14页，编辑于2022年，星期六S3S2S1A稳压电稳压电源源1 1）粒子进入磁场的初速度多大？）粒子进入磁场的初速度多大？变式变式变式变式3 3 3 3：质量为质量为质量为质量为m m m m、带电荷量为、带电荷量为、带电荷量为、带电荷量为q q q q的粒子（重力的粒子（重力的粒子（重力的粒子（重力不计），初速度垂直于磁场方向，与边不计），初速度垂直于磁场方向，与边不计），初速度垂直于磁场方向，与边不计），初速度垂直于磁场方向，与边界成界成界成界成 30303030角的方向射入磁感应强

9、度为角的方向射入磁感应强度为角的方向射入磁感应强度为角的方向射入磁感应强度为B B B B、磁场宽度为磁场宽度为磁场宽度为磁场宽度为d d d d的匀强磁场中，最后恰好从的匀强磁场中，最后恰好从的匀强磁场中，最后恰好从的匀强磁场中，最后恰好从同一边界射出。同一边界射出。同一边界射出。同一边界射出。2 2）若粒子的带电量为）若粒子的带电量为q q，又，又以多大的初速度进入磁场？以多大的初速度进入磁场？找圆心找圆心找圆心找圆心）两种情况在磁场中运动）两种情况在磁场中运动时间之比时间之比第9页，共14页，编辑于2022年，星期六变式变式4 4如如图图所所示示，真真空空室室内内有有匀匀强强磁磁场场，磁

10、磁场场方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向里里，磁磁感感应应强强度度的的大大小小B B0.60T0.60T，磁磁场场内内有有一一块块平平行行感感光光板板abab，板板面面与与磁磁场场方方向向平平行行，在在距距abab的的距距离离10cm10cm处处，有有一一个个点点状状的的粒粒子子发发射射源源S S，它它向向各各个个方方向向发发射射粒粒子子，已已知知粒粒子子的的电电量量与与质质量量之之比比q/mq/m5.0105.0107 7C/kgC/kg，(1)(1)要使放射的电子可能到达挡板，要使放射的电子可能到达挡板，电子的速度至少为多大？电子的速度至少为多大？(2)(2)粒粒子子的的速速度度都都是是v

11、v3.0103.0106 6m/sm/s现现只只考考虑虑在在纸纸平平面面中中运运动动的的粒粒子子，求求abab上被上被粒子打中的区域长度粒子打中的区域长度第10页，共14页，编辑于2022年，星期六S3 变式变式5 5：在半径为在半径为R的圆内有匀强磁场，磁感应强度为的圆内有匀强磁场，磁感应强度为B B，一个电子，一个电子从从A A点沿点沿AOAO方向垂直射入磁场。离开磁场时电子获得方向垂直射入磁场。离开磁场时电子获得6060的的偏角，试求电子的速度和在磁场中运动的时间。（电子偏角，试求电子的速度和在磁场中运动的时间。（电子的质量为的质量为m m，电量为，电量为e e）S2S1A稳压电源稳压电

12、源第11页，共14页，编辑于2022年，星期六练练习习1 1如如图图所所示示，一一束束电电子子（电电量量为为e e，质质量量为为m m）以以速速度度 v v垂垂直直于于磁磁感感线线的的方方向向射射入入磁磁感感强强度度为为B B，宽宽度度为为d d的的匀匀强强磁磁场场中中，若若在在该该磁磁场场右右侧侧L L处处放放一一荧光屏如图所示，则电子在的荧光屏如图所示，则电子在的P P点距点距O O多远？多远？当堂训练例题当堂训练例题练习练习2.2.一个质量为一个质量为m m，电荷量为，电荷量为-q-q的粒子，经的粒子，经过过O O点射入存在着匀强磁场的真空室中（磁点射入存在着匀强磁场的真空室中（磁场足够

13、大），粒子的运动方向与磁感应强度场足够大），粒子的运动方向与磁感应强度B B的方向垂直，如图所示。的方向垂直，如图所示。如果粒进入磁场如果粒进入磁场后经过时间后经过时间t t到达位置到达位置P P，且，且OP=LOP=L。且粒子。且粒子的入射方向与的入射方向与OPOP之间的夹角之间的夹角（9090）求：求：（1 1）离子入射的速度）离子入射的速度v v；（2 2）离子从）离子从O O运动到运动到P P 的时间的时间t t第12页，共14页，编辑于2022年，星期六1 1、洛伦兹力大小、洛伦兹力大小（1 1）当）当vBvB时，时，f=qvB f=qvB（2 2）当）当vBvB时，时，f=0 f=

14、0。2 2、洛伦兹力的方向、洛伦兹力的方向 判断方法：左手定则。判断方法：左手定则。内容小结：内容小结：3 3、洛伦兹力的特征：、洛伦兹力的特征：（1 1）洛洛伦伦兹兹力力对对运运动动电电荷荷不不做做功功,不不改改变变电电荷荷速速度度大大小小和动能，改变电荷的速度方向和动量。和动能，改变电荷的速度方向和动量。（2 2）带带电电粒粒子子垂垂直直磁磁场场进进入入匀匀强强磁磁场场后后，在在洛洛伦伦兹兹力作用下必作匀速圆周运动力作用下必作匀速圆周运动第13页，共14页，编辑于2022年，星期六方法小结方法小结1 1、找圆心、找圆心、找圆心、找圆心2 2、求半径、求半径、求半径、求半径3 3、算时间、算时间、算时间、算时间第14页，共14页，编辑于2022年，星期六