高中物理選修3-1第三章第6節(jié)《帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》ppt課件.ppt

6.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),1.確定帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡和時(shí)間的常用方法,另：帶電粒子離開磁場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)的側(cè)向位移？,1、確定圓心：,（1）與速度垂直的半徑交點(diǎn),（2）半徑與弦中垂線的交點(diǎn),例1.如圖所示，在x軸上方有勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為q的粒子，以速度v從原點(diǎn)O射入磁場(chǎng)，角已知（單位：弧度），粒子重力不計(jì)，求： （1）粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 （2）粒子離開磁場(chǎng)的位置,2、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間：,角度,例2.一質(zhì)量為m，帶電量為q的粒子以速度v0從O點(diǎn)沿y軸的正方向射入磁場(chǎng)強(qiáng)度為B的一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于紙面，粒子飛出磁場(chǎng)區(qū)域后，從b處穿過(guò)x軸，速度方向與x軸正向夾角為 300 ，如圖所示，粒子的重力不計(jì)，試求： （1）圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小 面積。（提示：粒子圓周 運(yùn)動(dòng)的圓心在x軸上。） （2）粒子從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū) 域到達(dá)b點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間。,【例3】 如圖所示，一個(gè)帶電粒子兩次以同樣的垂直于場(chǎng)線的初速度v0分別穿越勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)， 場(chǎng)區(qū)的寬度均為L(zhǎng)，偏轉(zhuǎn)角度均為，求EB,3.帶電粒子在磁場(chǎng)中作曲線運(yùn)動(dòng)軌跡半徑變化問(wèn)題,如圖中PQ是勻強(qiáng)磁場(chǎng)里的一片薄金屬片，其平面與磁場(chǎng)方向平行，一個(gè) 粒子從某點(diǎn)以與PQ垂直的速度v射出，動(dòng)能是E，射出后 粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。今測(cè)得它在金屬片兩邊的軌道半徑之比是10：9，若在穿越板過(guò)程中粒子受到的阻力大小及電量恒定，則： A 、 粒子每穿過(guò)一次金屬片，速度減小了 B 、 粒子每穿過(guò)一次金屬片，動(dòng)能減小0.19E C 、粒子穿過(guò)5次后陷在金屬片里 D、 粒子穿過(guò)9次后陷在金屬片里,問(wèn)題：粒子的運(yùn)動(dòng)出發(fā)點(diǎn)是那一點(diǎn)？,4.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問(wèn)題：,例5.如圖所示，兩塊長(zhǎng)為5d的金屬板，相距為d，水平放置，下板接地，兩板間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一束寬為d的電子束從兩板左側(cè)垂直磁場(chǎng)方向射入兩板間，設(shè)電子質(zhì)量為m，電量為e，入射速度為v0，要使電子不會(huì)從兩板間射出， 則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁 感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)滿 足的條件是什么？,0.625m/s,例：如圖所示，磁流體發(fā)電機(jī)的通道是一長(zhǎng)為L(zhǎng)的矩形管道，其中通過(guò)電阻率為的等離子體，通道中左、右一對(duì)側(cè)壁是導(dǎo)電的，其高為h，相距為a，而通道的上下壁是絕緣的，所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的大小為B，與通道的上下壁垂直.左、右一對(duì)導(dǎo)電壁 用電阻值為r的電阻 經(jīng)導(dǎo)線相接，通道 兩端氣流的壓強(qiáng)差為 p，不計(jì)摩擦及粒 子間的碰撞，求等離 子體的速率是多少.,磁流體發(fā)電機(jī)：,解：等離子體通過(guò)管道時(shí)，在洛倫茲力作用下，正負(fù)離子分別偏向右、左兩壁，由此產(chǎn)生的電壓U: 其值為U=E=Bav,且與導(dǎo)線構(gòu)成回路，令氣流進(jìn)出管時(shí)的壓強(qiáng)分別為p1、p2，則氣流進(jìn)出管時(shí)壓力做功的功率分別為p1Sv和p2Sv，其功率損失為: p1Sv-p2Sv=pSv 由能量守恒，此損失的功率等于回路的電功率，即 pSv= = 將S=ha，R= +r代入上式中得 v=,例6.如圖所示為北半球一條自西向東的河流，河兩岸沿南北方向的A、B兩點(diǎn)相距為d.若測(cè)出河水流速為v，A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為U，即能測(cè)出此地的磁感應(yīng)強(qiáng)度的垂直分量B.,磁流體發(fā)電模型：,因?yàn)楹铀锌傆幸欢康恼?、?fù)離子，在地磁場(chǎng)洛侖茲力的作用下，正離子向A點(diǎn)偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向B點(diǎn)偏轉(zhuǎn)，當(dāng)A、B間電勢(shì)差達(dá)到一定值時(shí)，正、負(fù)離子所受電場(chǎng)力與洛侖茲力平衡，離子不同偏轉(zhuǎn)，即 Bqv， 故B .,例7.某帶電粒子從圖中速度選擇器左端由中點(diǎn)O以速度v0向右射去，從右端中心a下方的b點(diǎn)以速度v1射出；若增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B，該粒子將打到a點(diǎn)上方的c點(diǎn)，且有ac=ab，則該粒子帶_電；第二次射出時(shí)的速度為_。,5.能量問(wèn)題：,正,解：B增大后向上偏，說(shuō)明洛倫茲力向上，所以粒子帶正電。由于洛倫茲力始終不做功，所以兩次都是只有電場(chǎng)力做功，第一次為正功，第二次為負(fù)功，但功的絕對(duì)值相同。,【例8】 一個(gè)帶電微粒在圖示的正交勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則該帶電微粒必然帶_，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)開。若已知圓半徑為r，電場(chǎng)強(qiáng)度為E磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則線速度為_。,7.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)：,負(fù),逆時(shí)針,例9.質(zhì)量為m帶電量為q的小球套在豎直放置的絕緣桿上，球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向如圖所示，電場(chǎng)強(qiáng)