带电粒子在复合场中的运动pptPPT讲稿.ppt
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1、带电粒子在复合场中的运动ppt第1页,共31页,编辑于2022年,星期六如右图所示,沿坐标轴方向射入一带电粒子流,粒子流在空间产生磁场,要使第四象限能产生垂直纸面向外的磁场,则该带电粒子流可能为()第2页,共31页,编辑于2022年,星期六A.沿x轴正向的正离子流B.沿x轴正向的负离子流C.沿y轴正向的正离子流D.沿y轴正向的负离子流答案:BD第3页,共31页,编辑于2022年,星期六dBev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垂直射入垂直射入磁感应强度为磁感应强度为B B、宽度为、宽度为d d的匀强磁场,穿透磁场时的匀强磁场,穿透磁场时的速度与电子原
2、来的入射方向的夹角为的速度与电子原来的入射方向的夹角为30300 0。求。求 :(1)(1)电子的质量电子的质量m=?(2)m=?(2)电子在磁场中的运动时电子在磁场中的运动时间间t=?t=?第4页,共31页,编辑于2022年,星期六 垂垂直直纸纸面面向向外外的的匀匀强强磁磁场场仅仅限限于于宽宽度度为为d的的条条形形区区域域内内,磁磁感感应应强强度度为为B一一个个质质量量为为m、电电量量为为q的的粒粒子子以以一一定定的的速速度度垂垂直直于于磁磁场场边边界界方方向向从从点点垂垂直直飞飞入入磁磁场场 区,如图所示,当它飞区,如图所示,当它飞 离磁场区时,运动方向离磁场区时,运动方向 偏转偏转角试求
3、粒子的角试求粒子的 运动速度运动速度v以及在磁场中以及在磁场中 运动的时间运动的时间t第5页,共31页,编辑于2022年,星期六如图所示,一个带负电的粒子以速度如图所示,一个带负电的粒子以速度v由坐标原由坐标原点射入磁感应强度为点射入磁感应强度为B的匀强磁场中,速度方的匀强磁场中,速度方向与向与x轴、轴、y轴均成轴均成45。已知该粒子电量为。已知该粒子电量为-q,质量为质量为m,则该粒子通过,则该粒子通过x轴和轴和y轴的坐标分别是轴的坐标分别是多少?多少?第6页,共31页,编辑于2022年,星期六带电液滴从带电液滴从H高处自由下落,进入一个既有高处自由下落,进入一个既有电场又有磁场的区域,已知
4、磁场方向垂直纸电场又有磁场的区域,已知磁场方向垂直纸面,电场与磁场垂直,电场强度为面,电场与磁场垂直,电场强度为E,磁感,磁感应强度为应强度为B,若液滴在此区域内正好做匀,若液滴在此区域内正好做匀速圆周运动,则圆周的半径为多大?速圆周运动,则圆周的半径为多大?第7页,共31页,编辑于2022年,星期六如图所示,真空中狭长区域内的匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,区域宽度为d,边界为CD和EF,速度为v的电子从边界CD外侧沿垂直于磁场方向射入磁场,入射方向跟CD的夹角为,已知电子的质量为m带电荷量为e,为使电子能从另一边界EF射出,电子的速率应满足的条件是()第8页,共31页,编辑于2
5、022年,星期六答案答案:A第9页,共31页,编辑于2022年,星期六解析:由题意可知电子从EF射出的临界条件为到达边界EF时,速度与EF平行,轨迹与EF相切,如右图.由几何知识得R+Rcos=d,R=,解得 vv0,即能从EF射出.第10页,共31页,编辑于2022年,星期六如图所示,一束电子从孔a射入正方形容器的匀强磁场中,其中一部分从c孔射出,一部分从d孔射出,则()A.从两孔射出的电子在容器中运动的时间比为1:2B.从两孔射出的电子速率的比为1:2C.从两孔射出的电子动能的比为2:1D.从两孔射出的电子在容器中加速度的比为1:2第11页,共31页,编辑于2022年,星期六解析:由 可知
6、从d射出的电子和从c点射出的电子在磁场中运动的周期相同,从d点射出的电子运动轨迹为半个圆周,从c点射出的电子运动轨迹为 圆周,故在磁场中的运动时间之比2:1,故A选项正确.答案答案:A第12页,共31页,编辑于2022年,星期六如右图所示,有一半径为R有明显边界的圆形匀强磁场区域,磁感应强度为B.今有一电子沿x轴正方向射入磁场,恰好沿y轴负方向射出.如果电子的比荷为 e/m,则电子射入时的速度为_,电子通过磁场的时间为_,此过程中电子的动能增量为_.第13页,共31页,编辑于2022年,星期六解析:如图所示电子运动的圆心为O,由几何知识可知电子做圆周运动的轨迹半径为R.由evB ,得由 ,得电
7、子运动时间由于洛伦兹力不做功,故动能不变,动能增量Ek=0.第14页,共31页,编辑于2022年,星期六设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,如图所示,已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下,场,如图所示,已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下,从静止开始自从静止开始自a点沿曲线点沿曲线acb运动,到达运动,到达b点时速度为零,点时速度为零,c点是运动的最低点,忽略重力,以下说法中正确的是点是运动的最低点,忽略重力,以下说法中正确的是 A这离子必带负电荷这离子必带负电荷 B.a点和点和b点位于同一高度点位于同一高度C离子在离子在c点
8、时速度最大点时速度最大D离子到达离子到达b点后,将沿原曲线返回点后,将沿原曲线返回a点点EBabc第15页,共31页,编辑于2022年,星期六解解:在在a点点,离子若带负电离子若带负电,离子在合力作用下不可能向离子在合力作用下不可能向下运动下运动,只能只能带正电带正电.受力如图受力如图:a到到b 的过程的过程,动能不变动能不变,合力不做功合力不做功,由于由于洛仑兹力不做功洛仑兹力不做功,a 到到c,电场力做正功最多电场力做正功最多,c 点动能最大点动能最大.受电场力从静止向下运动受电场力从静止向下运动,洛仑兹力如图洛仑兹力如图,合力合力向右下方向右下方,不可能沿原曲线返回不可能沿原曲线返回.所
9、以所以,电场力必不做功电场力必不做功,a b位于同一水平面位于同一水平面.qEf=qvBEBabcqEf=qvBqE应选应选 B C在在b点点,第16页,共31页,编辑于2022年,星期六如图所示,平行板电容器的极板沿水平方向放置,电子如图所示,平行板电容器的极板沿水平方向放置,电子(质量质量为为m)束从电容器左边正中间束从电容器左边正中间a处沿水平方向入射,电子的初处沿水平方向入射,电子的初速度都是速度都是v0,在电场力的作用下,刚好从图中所示的,在电场力的作用下,刚好从图中所示的c点点射出,射出时的速度为射出,射出时的速度为v。现保持电场不变,再加上一个匀强。现保持电场不变,再加上一个匀强
10、磁场,磁场的方向跟电场和电子射入时的速度方向都垂直磁场,磁场的方向跟电场和电子射入时的速度方向都垂直(图图中垂直于纸面向里中垂直于纸面向里),使电子刚好由图中,使电子刚好由图中d点射出,点射出,c、d两点两点的位置相对于中线的位置相对于中线ab是对称的,则从是对称的,则从d点射出时每个电子点射出时每个电子的动能等于多少?的动能等于多少?+adcbv0第17页,共31页,编辑于2022年,星期六解答解答 设电子电量为设电子电量为e,c、d两点离中线两点离中线ab的距离为的距离为y,匀,匀强电场的场强为强电场的场强为E。小结小结 带电粒子在电磁场中带电粒子在电磁场中运动时,不论轨迹如何,洛运动时,
11、不论轨迹如何,洛仑兹力总不做功,因而从能仑兹力总不做功,因而从能量角度来分析是比较方便的。量角度来分析是比较方便的。只有电场时只有电场时,由动能定理得由动能定理得:加上磁场后加上磁场后,由动能定理得由动能定理得:由由(1)(2)两式联立解得两式联立解得:+adcbv0第18页,共31页,编辑于2022年,星期六如图所示,两块平行放置的金属板,上板带正电,下板带等如图所示,两块平行放置的金属板,上板带正电,下板带等量负电在两板间有一垂直纸面向里的匀强磁场一电子从量负电在两板间有一垂直纸面向里的匀强磁场一电子从两板左侧以速度两板左侧以速度v0 沿金属板方向射入,当两板间磁场的磁感应沿金属板方向射入
12、,当两板间磁场的磁感应强度为强度为B1 时,电子从时,电子从a点射出两板,射出时的速度为点射出两板,射出时的速度为2v0当当两板间磁场的磁感应强度变为两板间磁场的磁感应强度变为B2时时,电子从电子从b点射出时的侧点射出时的侧移量仅为从移量仅为从a点射出时的侧移量的点射出时的侧移量的1/4,求电子从求电子从b点射出时的点射出时的速率速率+eOabv0第19页,共31页,编辑于2022年,星期六+eOabv0设设aO两点电势差为两点电势差为U,电子电量为,电子电量为e,质量,质量m依据动能定理可知:依据动能定理可知:电子从电子从a点射出:点射出:eU=1/2 m(2v0)2-1/2 mv02电子从
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