带电粒子在电磁场中的复杂运动轨迹分析PPT讲稿.ppt
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1、带电粒子在电磁场中的复杂运动轨迹分析第1页,共11页,编辑于2022年,星期六 带电带电粒子在粒子在电电、磁、磁场场中的运中的运动动要受到要受到电场电场力和洛力和洛仑兹仑兹力的作用力的作用,电场电场力会改力会改变变粒子的速度大小和方向,而洛粒子的速度大小和方向,而洛仑兹仑兹力只力只能改能改变变速度方向速度方向.在在电场电场力和洛力和洛仑兹仑兹力交替作用下力交替作用下,粒子粒子时时而在而在磁磁场场中做中做圆圆周运周运动动,时时而而进进入入电场电场做匀做匀变变速直速直线线运运动动,时时而而进进入另一磁入另一磁场场,使使轨轨道的道的圆圆心心发发生生变变化或化或轨轨道的半径道的半径发发生改生改变变.这
2、样这样,粒子的运粒子的运动动就在不断地就在不断地变变化、不断地重复化、不断地重复进进行着。所以行着。所以粒子在不同的粒子在不同的电电磁磁场场空空间间运运动动将会形成各式各将会形成各式各样样复复杂杂的运的运动过动过程。程。这些问题中,有的图形很复杂,有的过程很难分析,对这些问题中,有的图形很复杂,有的过程很难分析,对平面几何知识的要求很高,计算也比较复杂,但是能够很好平面几何知识的要求很高,计算也比较复杂,但是能够很好地训练分析能力和数学计算能力。地训练分析能力和数学计算能力。第2页,共11页,编辑于2022年,星期六例例1、如、如图图所示,在所示,在边边界上方和下方分界上方和下方分别别有垂直有
3、垂直纸纸面向里向外的匀面向里向外的匀强强磁磁场场,磁感,磁感应应强强度都度都为为B。一。一质质量量为为m,电电量量为为q的的负负离子,以速度离子,以速度vo从从边边界界上的上的P点沿点沿纸纸面且垂直于面且垂直于边边界向上射出。界向上射出。试试分析离子的运分析离子的运动动情况,情况,并画出其运并画出其运动轨动轨迹;迹;若将若将边边界上方磁界上方磁场场的磁感的磁感应应强强度的大不改度的大不改为为2B,方向改方向改为为向外,向外,则则情况又会如何?情况又会如何?试计试计算上面两种条件下,粒子的运算上面两种条件下,粒子的运动动周期周期T及沿分界面推及沿分界面推进进的平均速度大小,的平均速度大小,经过经
4、过n周期周期进进沿分界面推沿分界面推进进的的距离。距离。解析:两种情况的轨解析:两种情况的轨迹如图所示。迹如图所示。1 1磁场磁场+磁场磁场 第3页,共11页,编辑于2022年,星期六例例2、如图所示,在半径为、如图所示,在半径为R的圆形区域内外分别存在着的圆形区域内外分别存在着垂直纸面向里和向外的匀强磁场,磁感应强度都为垂直纸面向里和向外的匀强磁场,磁感应强度都为B。一。一质量为质量为m、电量为、电量为q的正离子,以速度过的正离子,以速度过vo从边界上的从边界上的P点点沿指向圆心沿指向圆心O点的方向射入磁场。已知满足条件点的方向射入磁场。已知满足条件 试分析离子的运动情况,并画出其运动轨迹;
5、试分析离子的运动情况,并画出其运动轨迹;若将圆若将圆形区域外磁场的磁感应强度的大小改为形区域外磁场的磁感应强度的大小改为B/3,方向改为向,方向改为向外,则情况如何?外,则情况如何?两种情况的轨两种情况的轨迹如图所示。迹如图所示。第4页,共11页,编辑于2022年,星期六2.2.磁场磁场+电场电场例例3、如图所示,在、如图所示,在X轴上方有垂直于轴上方有垂直于XY平面向里的匀强平面向里的匀强磁场,磁感应强度为磁场,磁感应强度为B,在,在X轴下方有沿轴下方有沿Y轴负方向的匀轴负方向的匀强电场,场强为强电场,场强为E。将一质量为。将一质量为m,电量为电量为q的负离子在的负离子在Y轴轴上的上的P点无
6、初速释放。已知点无初速释放。已知PO=d.试分析离子的运动情况,试分析离子的运动情况,并画出其运动轨迹。并画出其运动轨迹。轨迹如图轨迹如图第5页,共11页,编辑于2022年,星期六例例4、如、如图图所示,在半径所示,在半径为为R1的的圆圆形区域内有垂直于形区域内有垂直于纸纸面面向外的匀向外的匀强强磁磁场场,磁感磁感应应强强度度为为B;在内径在内径为为R1,外径,外径为为R2的的环环状区域内有指向状区域内有指向圆圆心的心的辐辐向向电场电场。将一。将一质质量量为为m,电电量量为为q的正离子在外的正离子在外边边界上的界上的P点无初速度点无初速度释释放。已知内外放。已知内外边边界之界之间间的的电势电势
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