粒子磁场轨迹精选文档.ppt

《粒子磁场轨迹精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粒子磁场轨迹精选文档.ppt（13页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、粒子磁场轨迹本讲稿第一页，共十三页CDBv【例题例题】如图所示，在如图所示，在B=9.110-4T的匀强磁场中，的匀强磁场中，C、D是垂直于磁场方向的同一平面上的两点，相距是垂直于磁场方向的同一平面上的两点，相距d=0.05m。在磁场中运动的电子经过。在磁场中运动的电子经过C点时的速度方向点时的速度方向与与CD成成=30角，并与角，并与CD在同一平面内，问：在同一平面内，问：(1)若电若电子后来又经过子后来又经过D点，则电子的速度大小是多少？点，则电子的速度大小是多少？(2)电子从电子从C到到D经历的时间是多少？经历的时间是多少？(电子质量电子质量me=9.110-31kg，电量电量e=1.6

2、10-19C)8.0 106m/s 6.5 10-9s1、带电粒子在无界磁场中的运动、带电粒子在无界磁场中的运动O本讲稿第二页，共十三页【例题例题】如图所示，一带正电如图所示，一带正电粒子质量为粒子质量为m，带电量为，带电量为q，从隔板从隔板ab上一个小孔上一个小孔P处与处与隔板成隔板成45角垂直于磁感线角垂直于磁感线射入磁感应强度为射入磁感应强度为B的匀强的匀强磁场区，粒子初速度大小为磁场区，粒子初速度大小为v，则，则 (1)粒子经过多长时间再次到粒子经过多长时间再次到达隔板？达隔板？(2)到达点与到达点与P点相距多远？点相距多远？(不计粒子的重力）不计粒子的重力）2、带电粒子在半无界磁场中

3、的运动、带电粒子在半无界磁场中的运动abPv45O本讲稿第三页，共十三页【变式变式】如图直线如图直线MN上方有磁感应强度为上方有磁感应强度为B的匀的匀强磁场。正、负电子同时从同一点强磁场。正、负电子同时从同一点O以与以与MN成成30角的同样速度角的同样速度v射入磁场（电子质量为射入磁场（电子质量为m，电荷，电荷为为e），它们从磁场中射出时相距多远？在磁场），它们从磁场中射出时相距多远？在磁场中运动的时间差是多少？中运动的时间差是多少？MNBOv答案答案为为射出点相距射出点相距时间时间差差为为关关键键是找是找圆圆心、求半径和用心、求半径和用对对称。称。本讲稿第四页，共十三页【例题例题】一个质量为

4、一个质量为m电荷量为电荷量为q的带电粒子从的带电粒子从x轴上的轴上的P（a，0）点以速度）点以速度v，沿与，沿与x正方向成正方向成60的方向射入第一象的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。求匀轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。和射出点的坐标。y x oBv v a O/射出点坐标为（射出点坐标为（0，）本讲稿第五页，共十三页【例题例题】在半径为在半径为R的半圆形区域中有一匀强磁的半圆形区域中有一匀强磁场，磁场的方向垂直于纸面，磁感应强度为场，磁场的方向垂直于纸面，磁感应强度为B。一质量为一质量为m，

5、带有电量，带有电量q的粒子以一定的速度沿的粒子以一定的速度沿垂直于半圆直径垂直于半圆直径AD方向经方向经P点（点（APd）射入磁）射入磁场（不计重力影响）。场（不计重力影响）。如果粒子恰好从如果粒子恰好从A点射出磁场，求入射粒子的速度。点射出磁场，求入射粒子的速度。如果粒子经纸面内如果粒子经纸面内Q点从磁场中射出，出射方向点从磁场中射出，出射方向与半圆在与半圆在Q点切线方向的夹角为点切线方向的夹角为（如图）。求（如图）。求入射粒子的速度。入射粒子的速度。本讲稿第六页，共十三页【例题例题】两板间（长为两板间（长为L，相距为，相距为L）存在匀强磁）存在匀强磁场，带负电粒子场，带负电粒子q、m以以速

6、度速度V0从方形磁场的中间从方形磁场的中间射入，要求粒子最终飞射入，要求粒子最终飞出磁场区域，则出磁场区域，则B应满足应满足什么要求？什么要求？Bv0qmLL3.3.带电粒子在矩形（圆形）磁场中的运带电粒子在矩形（圆形）磁场中的运动动本讲稿第七页，共十三页bBaOr【例题例题】在真空中半径在真空中半径r=3102m的圆形区域内有的圆形区域内有一匀强磁场，磁感应强度一匀强磁场，磁感应强度B=0.2T，方向如图所示。，方向如图所示。一带正电的粒子以一带正电的粒子以v0=1.2106m/s的初速度从磁场的初速度从磁场边界上直径边界上直径ab端的端的a点射入磁场，已知粒子比荷点射入磁场，已知粒子比荷q

7、/m=10 8C/Kg，不计粒子重力，则粒子在磁场中运，不计粒子重力，则粒子在磁场中运动的最长时间为多少？动的最长时间为多少？本讲稿第八页，共十三页【例题例题】两屏幕荧光屏互相垂直放置，在两屏内分别取垂直两屏幕荧光屏互相垂直放置，在两屏内分别取垂直于两屏交线的直线为于两屏交线的直线为x和和y轴，交点轴，交点O为原点，如图所示。在为原点，如图所示。在y0，0 x0，xa的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，两区域内的磁感应强度的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，两区域内的磁感应强度大小均为大小均为B。在。在O点处有一小孔，一束质量为点处有一小孔，一束质量为m、带电量为、带电量为q（q0）的粒子沿）的粒

8、子沿x轴经小孔射入磁场，最后打在竖直和水轴经小孔射入磁场，最后打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。已知速度最大的粒子在一最大值之间的各种数值。已知速度最大的粒子在0 xa的区域中运动的时间之比为的区域中运动的时间之比为25，在磁场中运动的总时间为，在磁场中运动的总时间为7T/12，其中，其中T为该粒子在磁感应为该粒子在磁感应强度为强度为B的匀强磁场中做圆周运动的周期。试求两个荧光屏上亮的匀强磁场中做圆周运动的周期。试求两个荧光屏上亮线的范围（不计重力的影响）。线的范围（不计重力的影响）。本讲

9、稿第九页，共十三页 例例5：如图，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于如图，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝、和，外筒的外半径为轴线的四条狭缝、和，外筒的外半径为，在圆筒之外的足够大区域中，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，磁感强度的大小为。在两极间加上电压，使两圆筒有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感强度的大小为。在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿向外的电场。一质量为、带电量为的粒子，从紧靠内筒且正之间的区域内有沿向外的电场。一质量为、带电量为的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝的点出发，初速为零。如果该粒子经过一段

10、时间的运动之后恰好又回到出对狭缝的点出发，初速为零。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点，则两电极之间的电压应是多少？（不计重力，整个装置在真空中）发点，则两电极之间的电压应是多少？（不计重力，整个装置在真空中）本讲稿第十页，共十三页【例例6】如图所示，一个质量为如图所示，一个质量为m、电量为、电量为q的正离子，的正离子，从从A点正对着圆心点正对着圆心O以速度以速度v射入半径为射入半径为R的绝缘圆筒中。的绝缘圆筒中。圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为大小为B。要使带电粒子与圆筒内壁碰撞多次后仍从。要使带电粒子与圆筒内壁

11、碰撞多次后仍从A点点射出，问发生碰撞的最少次数射出，问发生碰撞的最少次数?并计算此过程中正离子在磁场中运动的时间并计算此过程中正离子在磁场中运动的时间t?设粒子与圆筒内壁碰撞时无能量和电量损失，不计粒子的设粒子与圆筒内壁碰撞时无能量和电量损失，不计粒子的重力。重力。OAv0BOAv0B本讲稿第十一页，共十三页【例例7】圆心为圆心为O、半径为、半径为r的圆形区域中有一个磁感的圆形区域中有一个磁感强度为强度为B、方向为垂直于纸面向里的匀强磁场，与区域边、方向为垂直于纸面向里的匀强磁场，与区域边缘的最短距离为缘的最短距离为L的的O处有一竖直放置的荧屏处有一竖直放置的荧屏MN，今有，今有一质量为一质量

12、为m的电子以速率的电子以速率v从左侧沿从左侧沿OO方向垂直射入磁方向垂直射入磁场，越出磁场后打在荧光屏上之场，越出磁场后打在荧光屏上之P点，如图所示，求点，如图所示，求OP的长度和电子通过磁场所用的时间。的长度和电子通过磁场所用的时间。OMNLAOP本讲稿第十二页，共十三页 练习练习:已经知道，反粒子与正粒子有相同的质量，却带有等量的异号电荷已经知道，反粒子与正粒子有相同的质量，却带有等量的异号电荷.物理学家推测，物理学家推测，既然有反粒子存在，就可能有由反粒子组成的反物质存在既然有反粒子存在，就可能有由反粒子组成的反物质存在.1998年年6月，我国科学家研制月，我国科学家研制的阿尔法磁谱仪由

13、的阿尔法磁谱仪由“发现号发现号”航天飞机搭载升空，寻找宇宙中反物质存在的证据航天飞机搭载升空，寻找宇宙中反物质存在的证据.磁谱仪的磁谱仪的核心部分如图所示，核心部分如图所示，PQ、MN是两个平行板，它们之间存在匀强磁场区，磁场方向是两个平行板，它们之间存在匀强磁场区，磁场方向与两板平行与两板平行.宇宙射线中的各种粒子从板宇宙射线中的各种粒子从板PQ中央的小孔中央的小孔O垂直垂直PQ进入匀强磁场区，进入匀强磁场区，在磁场中发生偏转，并打在附有感光底片的板在磁场中发生偏转，并打在附有感光底片的板MN上，留下痕迹上，留下痕迹.假设宇宙射线中假设宇宙射线中存在氢核、反氢核、氦核、反氦核四种粒子，它们以

14、相同速度存在氢核、反氢核、氦核、反氦核四种粒子，它们以相同速度v从小孔从小孔O垂直垂直PQ板进入磁谱仪的磁场区，并打在感光底片上的板进入磁谱仪的磁场区，并打在感光底片上的a、b、c、d四点，已知氢核质量为四点，已知氢核质量为m，电，电荷量为荷量为e，PQ与与MN间的距离为间的距离为L，磁场的磁感应强度为，磁场的磁感应强度为B.（1）指出）指出a、b、c、d四点分别是由哪种粒子留下的痕迹四点分别是由哪种粒子留下的痕迹?（不要求写出判断过（不要求写出判断过程）程）（2）求出氢核在磁场中运动的轨道半径；）求出氢核在磁场中运动的轨道半径；（3）反氢核在）反氢核在MN上留下的痕迹与氢核在上留下的痕迹与氢核在MN上留下的痕迹之间的距离是多少上留下的痕迹之间的距离是多少?本讲稿第十三页，共十三页