带电粒子在匀强磁场中的运动规律课件.pptx

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1、一、带电粒子在匀强磁场中的运动规律一、带电粒子在匀强磁场中的运动规律1、带电粒子以一定的初速度进入匀强磁场，带电粒子将做怎样的运动？（讨论）（1 1）当当v v/B B ，f f=0=0，带电粒子以速度，带电粒子以速度v v做匀速直线运动做匀速直线运动（2 2）当当v v B B，带电粒子以入射速度，带电粒子以入射速度v v做匀速圆周运动做匀速圆周运动第1页/共15页 带电粒子在磁场中 vB只受洛仑兹力，粒子做匀速圆周运动的规律。周期：周期：时间：时间：半径：半径：洛伦兹力做向心力：洛伦兹力做向心力：3、粒子在磁场中运动的解题思路：找圆心，画轨迹，求半径，求时间。2、第2页/共15页粒子在磁场

2、中运动的角度关系粒子在磁场中运动的角度关系粒子在磁场中运动的角度关系弦切角弦切角 偏向角偏向角 圆心角 角度关系角度关系：粒子进入有界磁场的特点粒子进入有界磁场的特点粒子进入有界磁场的特点 粒子进出单一直边界磁场，入射角等于出射角。粒子进出单一直边界磁场，入射角等于出射角。粒子进出圆边界磁场沿径向入，沿径向出。粒子进出圆边界磁场沿径向入，沿径向出。ABO第3页/共15页二.确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法若已知入射点、出射点及入射方向、出射方向，可通若已知入射点、出射点及入射方向、出射方向，可通过入射点和出射点做垂直于入射方向和出射方向的直过入射点和出射点做垂直于入射方向和出射方向的直线，两

3、直线的交点，即为圆周的圆心。线，两直线的交点，即为圆周的圆心。1、UpOM+-电子束第4页/共15页例例1 1：如图所示，一束电子（电量为如图所示，一束电子（电量为e e）以速度）以速度v v垂直射入磁感应强度为垂直射入磁感应强度为B B、宽度为、宽度为d d 的匀的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是3030，则电子的质量是多少，则电子的质量是多少？穿过磁场的时间又是多少？穿过磁场的时间又是多少？解：电子运动轨迹如右图所示。电子穿过磁场的时间为：30vvf洛30df洛O第5页/共15页 电视机的显像管中，电子束的偏转是

4、用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为U U的的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区域，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区中心为加速电场后，进入一圆形匀强磁场区域，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区中心为O O，半径为，半径为r r。当不加磁场时，电子束将通过。当不加磁场时，电子束将通过O O点而打到屏幕的中心点而打到屏幕的中心M M点。为了让电子束射到屏点。为了让电子束射到屏幕边缘幕边缘P P点，需要加一匀强磁场，使电子束偏转一已知角度点，需要加一匀强磁场，使电子束偏转一已知角度，此时磁场的磁感应强度，此时磁场的磁感应强度B

5、B应为应为多少？多少？(分别用分别用e e、m m表示电子的电量和质量表示电子的电量和质量)练习1UpOM+-电子束第6页/共15页+-电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为U U的的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区域，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区中心为加速电场后，进入一圆形匀强磁场区域，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区中心为O O，半径为，半径为r r。当不加磁场时，电子束将通过。当不加磁场时，电子束将通过O O点而打到屏幕的中心点而打到屏幕的中心M M点。为了让电子束射到屏点。为了

6、让电子束射到屏幕边缘幕边缘P P点，需要加一匀强磁场，使电子束偏转一已知角度点，需要加一匀强磁场，使电子束偏转一已知角度，此时磁场的磁感应强度，此时磁场的磁感应强度B B应为应为多少？多少？(分别用分别用e e、m m表示电子的电量和质量表示电子的电量和质量)练习1OaRrRbv电子束解：有几何关系知：磁感应强度的方向垂直直面向外U加速解得：第7页/共15页二.确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法若已知入射点、出射点及入射方向，可通过入射点做入若已知入射点、出射点及入射方向，可通过入射点做入射线的垂线，连接入射点和出射点，作此连线的垂直平射线的垂线，连接入射点和出射点，作此连线的垂直平分线，两垂

7、线的交点，即为圆周的圆心。分线，两垂线的交点，即为圆周的圆心。2、Oypv第8页/共15页如图所示，在如图所示，在y0y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xyxy平面并指向纸面外，磁平面并指向纸面外，磁感应强度为感应强度为B B。一带正电的粒子以速度。一带正电的粒子以速度v v0 0从从OO点射入磁场，入射方向在点射入磁场，入射方向在xyxy平面内，与平面内，与x x轴正向的夹角为轴正向的夹角为。若粒子射出磁场的位置与。若粒子射出磁场的位置与OO点的距离为点的距离为L L，求该粒子的电量和质量，求该粒子的电量和质量之比之比q q/mm。例例2 2：解：做

8、出粒子运动轨迹如图。OypvOL粒子的运动半径：由几何关系知：由上式解得：第9页/共15页二.确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法根据几何关系确定圆心圆周上任意两点连线的中垂线过圆心圆周上任意两点连线的中垂线过圆心圆周上两条切线夹角的平分线过圆心圆周上两条切线夹角的平分线过圆心过切点作切线的垂线过圆心过切点作切线的垂线过圆心3、yxLv30Ov第10页/共15页例3 如图所示，一匀强磁场，磁场方如图所示，一匀强磁场，磁场方向垂直于向垂直于xyxy平面，在平面，在xyxy平面上磁场分布平面上磁场分布在以在以OO为圆心的一个圆形区域内，一个质为圆心的一个圆形区域内，一个质量是量是mm，带电量是，带电

9、量是q q的带电粒子，由原点的带电粒子，由原点OO开始运动，初速度为开始运动，初速度为v v，方向沿，方向沿x x轴正方轴正方向，后来经过向，后来经过y y轴上的轴上的p p点，此时速度方点，此时速度方向和向和y y轴夹角为轴夹角为3030，p p到到OO点的距离是点的距离是L L，不计重力，求不计重力，求B B的大小的大小yxv30OvLMNrrP第11页/共15页解：做两条速度的延长线交于M点，过M点做角平分线交y轴N点，以N为圆心以r为半径做圆，切于两速度线，切点分别为O、P根据几何关系：质点圆周运动半径：由上式解得：yxv30OvLMNrrP第12页/共15页小结：一、带电粒子在匀强磁

10、场中的运动规律一、带电粒子在匀强磁场中的运动规律一、带电粒子在匀强磁场中的运动规律二二.确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法若已知入射点、出射点及入射方向、出射方向，可通过入射点和出射点做垂直于入射方向和出射方向的直线，两直线的交点，即为圆周的圆心。若已知入射点、出射点及入射方向，可通过入射点做入射线的垂线，连接入射点和出射点，作此连线的垂直平分线，两垂线的交点，即为圆周的圆心。根据几何关系确定圆心圆周上任意两点连线的中垂线过圆心圆周上两条切线夹角的平分线过圆心过切点作切线的垂线过圆心1.2.3.第13页/共15页 勤奋是成功的阶梯，成功是勤奋的结果，只要我们勤奋学习，勤奋探索，勤奋实践，什么事情都一定会成功!第14页/共15页感谢您的观看！第15页/共15页