带电粒子在磁场中运动精选PPT.ppt

《带电粒子在磁场中运动精选PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《带电粒子在磁场中运动精选PPT.ppt（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、带电粒子在磁场中运动第1页，此课件共11页哦例、如图所示例、如图所示,一带电质点一带电质点,质量为质量为m,电量为电量为q,以平行于以平行于Ox 轴的速度轴的速度v 从从y 轴轴上的上的a 点射入图中第一象限所示的区域点射入图中第一象限所示的区域.为了使该质点能从为了使该质点能从x 轴上的轴上的b 点以点以垂直于垂直于Ox 轴的速度轴的速度v 射出射出,可在适当的地方加一个垂直于可在适当的地方加一个垂直于xy平面、磁感应平面、磁感应强度为强度为B的匀强磁场的匀强磁场.若此磁场仅分布在一个圆形区域内若此磁场仅分布在一个圆形区域内,试求这圆形磁场区试求这圆形磁场区域的最小半径域的最小半径.重力忽略

2、不计重力忽略不计.OyxabvOMNN第2页，此课件共11页哦 1.一质量为一质量为m、带电量为、带电量为+q 的粒子以速度的粒子以速度v 从从O点沿点沿y 轴轴正方向射入磁感应强度为正方向射入磁感应强度为B 的圆形匀强磁场区域，磁场方向的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，粒子飞出磁场区域后，从垂直纸面向外，粒子飞出磁场区域后，从b 处穿过处穿过x轴，速轴，速度方向与度方向与x 轴正方向的夹角为轴正方向的夹角为30，同时进入场强为，同时进入场强为E、方向、方向沿与与沿与与x 轴负方向成轴负方向成60角斜向下的匀强电场中，通过了角斜向下的匀强电场中，通过了b点正下方的点正下方的C点。如图示

3、，不计重力，试求：点。如图示，不计重力，试求：1.圆形匀强圆形匀强磁场区域的最小面积磁场区域的最小面积 2.C点到点到b点的距离点的距离hvyxm +qEbC Ovb3060第3页，此课件共11页哦vyxm +qEbC Ovbh解：解：1.反向延长反向延长vb交交y 轴于轴于O2 点，作点，作bO2O的角平分的角平分线交线交x 轴于轴于O1，O1即为圆形轨道的圆心，半径为即为圆形轨道的圆心，半径为R=OO1=mv/qB,画出圆形轨迹交画出圆形轨迹交bO2于于A点，如图虚线所示。点，如图虚线所示。AO1O2最小的圆形磁场区域是以最小的圆形磁场区域是以OA为直径的圆，如图示：为直径的圆，如图示：2

4、.b到到C 受电场力作用，受电场力作用，做类平抛运动做类平抛运动qEhsin30=vthcos30=1/2qE/mt2,t=2mv/qEtg 30 1.一质量为一质量为m、带电量为、带电量为+q 的粒子以速度的粒子以速度v 从从O点沿点沿y 轴正轴正方向射入磁感应强度为方向射入磁感应强度为B 的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，粒子飞出磁场区域后，从直纸面向外，粒子飞出磁场区域后，从b 处穿过处穿过x轴，速度轴，速度方向与方向与x 轴正方向的夹角为轴正方向的夹角为30，同时进入场强为，同时进入场强为E、方向沿、方向沿与与与与x 轴负方向成轴负方向成60角斜向

5、下的匀强电场中，通过了角斜向下的匀强电场中，通过了b点点正下方的正下方的C点。如图示，不计重力，试求：点。如图示，不计重力，试求：1.圆形匀强磁圆形匀强磁场区域的最小面积场区域的最小面积 2.C点到点到b点的距离点的距离h第4页，此课件共11页哦19如图所示，正方形区域如图所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从垂直纸面向里。一个氢核从ad边的中点边的中点m沿着既垂直于沿着既垂直于ad边边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中边中点点n射出磁场。若将磁场的磁感应强度变为原来的射

6、出磁场。若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍倍.其他其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是（）A在在b、n之间某点之间某点B在在n、a之间某点之间某点Ca点点D在在a、m之间某点之间某点2004年北京年北京理综理综19adcbmnBvC返回返回第5页，此课件共11页哦 如图，在如图，在x0,y0的空间中有恒定的匀强的空间中有恒定的匀强磁场，磁感强度的方向垂直于磁场，磁感强度的方向垂直于Oxy平面向里，大小为平面向里，大小为B。现有一质量为现有一质量为m、电量为电量为q 的带电粒子，在的带电粒子，在x轴上到原点的轴上到原点的距离为距离为x0的的P点，以平行于点

7、，以平行于y轴的初速度射入此磁场，在磁轴的初速度射入此磁场，在磁场作用下沿垂直于场作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场。不计重力的影响。轴的方向射出此磁场。不计重力的影响。由这些条件可知，由这些条件可知，()A不能确定粒子通过不能确定粒子通过y 轴时的位置轴时的位置 B不能确定粒子速度的大小不能确定粒子速度的大小 C不能确定粒子在磁场中运动所经历的时间不能确定粒子在磁场中运动所经历的时间 D以上三个判断都不对以上三个判断都不对0404年春季理综年春季理综 22 22x yOPx0BD返回返回第6页，此课件共11页哦 练习练习1：场强为：场强为E的匀强电场和磁感强度为的匀强电场和磁感强度为B的匀强

8、磁的匀强磁场正交，如图所示，一质量为场正交，如图所示，一质量为m的带电粒子，在垂直的带电粒子，在垂直于磁场方向的平面内做半径为于磁场方向的平面内做半径为R的匀速圆周运动，设重的匀速圆周运动，设重力加速度为力加速度为g，则下列说法正确的是（，则下列说法正确的是（）B、粒子顺时针方向转动、粒子顺时针方向转动D、粒子的机械能守恒、粒子的机械能守恒A、粒子带负电，且、粒子带负电，且q=mgEC、粒子速度大小为、粒子速度大小为V=BRgEEB第7页，此课件共11页哦EBmgEq-BqVv粒子做匀速圆周运动，受力分析粒子做匀速圆周运动，受力分析如图所示：所以粒子必需带负电。如图所示：所以粒子必需带负电。m

9、g=Eq q=mgE由于粒子做匀速圆周运动，则有由于粒子做匀速圆周运动，则有f=BqV=mV2R V=BRgE除重力做功之外，还有电场力做功，因除重力做功之外，还有电场力做功，因此粒子的机械能不守恒。此粒子的机械能不守恒。第8页，此课件共11页哦2 2、如图所示，在、如图所示，在、如图所示，在、如图所示，在x x轴上方有垂直于轴上方有垂直于轴上方有垂直于轴上方有垂直于xyxy平面向里的匀强磁场，磁感平面向里的匀强磁场，磁感平面向里的匀强磁场，磁感平面向里的匀强磁场，磁感应强度为应强度为应强度为应强度为B B；在；在；在；在x x轴下方有沿轴下方有沿轴下方有沿轴下方有沿y y轴负方向的匀强电场，

10、场强为轴负方向的匀强电场，场强为轴负方向的匀强电场，场强为轴负方向的匀强电场，场强为E E。一。一。一。一质量为质量为质量为质量为mm，电量为，电量为，电量为，电量为-q-q的粒子从坐标在点的粒子从坐标在点的粒子从坐标在点的粒子从坐标在点OO沿着沿着沿着沿着y y轴正方向射出。射轴正方向射出。射轴正方向射出。射轴正方向射出。射出之后，第三次到达出之后，第三次到达出之后，第三次到达出之后，第三次到达x x轴时，它与点轴时，它与点轴时，它与点轴时，它与点OO的距离为的距离为的距离为的距离为L L。求此粒子射出。求此粒子射出。求此粒子射出。求此粒子射出时的速度时的速度时的速度时的速度v v和运动的总

11、路程和运动的总路程和运动的总路程和运动的总路程s s（重力不计）。（重力不计）。（重力不计）。（重力不计）。对粒子，轨迹如图对粒子，轨迹如图对粒子，轨迹如图对粒子，轨迹如图 由几何关系有：由几何关系有：L=4R 在磁场中在磁场中在磁场中在磁场中,有：有：有：有：BqV=mVBqV=mV2 2/R /R 由由 得得:V=BqL/4m V=BqL/4m 在电场中在电场中,作减速运动作减速运动,由由由由式得：式得：式得：式得：有：有：有：有：v v2 2=2ax =2ax qE=ma qE=ma 总路程：总路程：总路程：总路程：s=2R+2x s=2R+2x S=S=解析解析第9页，此课件共11页哦

12、3 3、（、（、（、（0000年全国）如图两个共轴的圆筒形金属电极年全国）如图两个共轴的圆筒形金属电极年全国）如图两个共轴的圆筒形金属电极年全国）如图两个共轴的圆筒形金属电极,均匀分布着平行均匀分布着平行均匀分布着平行均匀分布着平行于轴线的四条狭缝于轴线的四条狭缝于轴线的四条狭缝于轴线的四条狭缝abcd,abcd,外筒外半径为外筒外半径为外筒外半径为外筒外半径为.在圆筒之外的足够大区域在圆筒之外的足够大区域在圆筒之外的足够大区域在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感应强度大小为中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感应强度大小为中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感应强度大小为中有平行

13、于轴线方向的均匀磁场，磁感应强度大小为.在两极间加在两极间加在两极间加在两极间加上电压上电压上电压上电压,使两筒之间的区域内有沿半径向外的电场使两筒之间的区域内有沿半径向外的电场使两筒之间的区域内有沿半径向外的电场使两筒之间的区域内有沿半径向外的电场.一质量为、带电一质量为、带电一质量为、带电一质量为、带电量量量量+的粒子的粒子的粒子的粒子,从紧靠内筒且正对狭缝的点出发从紧靠内筒且正对狭缝的点出发从紧靠内筒且正对狭缝的点出发从紧靠内筒且正对狭缝的点出发,初速度为零初速度为零初速度为零初速度为零.如如如如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点

14、果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S,S,则两极之间的则两极之间的则两极之间的则两极之间的电压电压电压电压U U应是多少应是多少应是多少应是多少?（不计重力，整个装置在真空中）（不计重力，整个装置在真空中）（不计重力，整个装置在真空中）（不计重力，整个装置在真空中）粒子运动轨迹如图粒子运动轨迹如图粒子运动轨迹如图粒子运动轨迹如图解析解析在电场中：在电场中：在磁场中：在磁场中：由几何关系有：由几何关系有：由几何关系有：由几何关系有：解得：解得：R Rr r第10页，此课件共11页哦4 4、如图、如图、如图、如图,两块水平放置的平行金属板板

15、长两块水平放置的平行金属板板长两块水平放置的平行金属板板长两块水平放置的平行金属板板长L=1.4m,L=1.4m,板距板距板距板距d=30cm,d=30cm,两两两两板间有板间有板间有板间有B=1.5TB=1.5T垂直于纸面向里的匀强磁场垂直于纸面向里的匀强磁场垂直于纸面向里的匀强磁场垂直于纸面向里的匀强磁场,在两板上加如图所示的脉在两板上加如图所示的脉在两板上加如图所示的脉在两板上加如图所示的脉动电压动电压动电压动电压.在在在在t=0t=0时时时时,质量为质量为质量为质量为m=210m=210-15-15KgKg、电量为、电量为、电量为、电量为q=110q=110-15-15C C的正离子的

16、正离子的正离子的正离子以速度以速度以速度以速度v v0 0=4000m/s=4000m/s从两板中间水平射入从两板中间水平射入从两板中间水平射入从两板中间水平射入.试问试问试问试问(1)(1)粒子在板间作什么运动？粒子在板间作什么运动？粒子在板间作什么运动？粒子在板间作什么运动？画出其轨迹画出其轨迹画出其轨迹画出其轨迹.(2).(2)粒子在场区运动的时间是多少？粒子在场区运动的时间是多少？粒子在场区运动的时间是多少？粒子在场区运动的时间是多少？总时间总时间总时间总时间:t=6.510:t=6.510-4-4s s在第一个在第一个在第一个在第一个1010-4-4s s内内内内解析解析离子作匀速直

17、线运动离子作匀速直线运动离子作匀速直线运动离子作匀速直线运动F F电电电电=qU/d=510=qU/d=510-7-7N Nf=Bqv=510-7N=Ff=Bqv=510-7N=F电电电电位移为位移为位移为位移为s=vs=v0 0t=0.4m t=0.4m 在第二个在第二个在第二个在第二个1010-4-4s s内内内内离子作匀速圆周运动离子作匀速圆周运动离子作匀速圆周运动离子作匀速圆周运动r=mvr=mv0 0/Bq=6.410/Bq=6.410-2-2md/2md/2不会碰板不会碰板不会碰板不会碰板周期周期周期周期:T=2m/Bq=110:T=2m/Bq=110-4-4s s刚好在无电场时转满一周刚好在无电场时转满一周刚好在无电场时转满一周刚好在无电场时转满一周,易知以后重复上述运动易知以后重复上述运动易知以后重复上述运动易知以后重复上述运动因因因因L/s=1.4/0.4=3.5L/s=1.4/0.4=3.5离子在板内转了离子在板内转了离子在板内转了离子在板内转了3 3周周周周历时历时历时历时t1=3T=310t1=3T=310-4-4s s匀速运动的时间匀速运动的时间匀速运动的时间匀速运动的时间:t t2 2=L/v=L/v0 0=3.510=3.510-4-4s s第11页，此课件共11页哦