帶電粒子在勻強磁場中的運動ppt課件.pptx

帶電粒子在磁場中的運動形式 1 請你推導半徑和周期表達式 2 1 如圖所示 一束電子 電量為e 以速度v垂直從A點射入磁感應強度為B 寬度為d的勻強磁場中 且與磁場的邊界垂直 通過磁場時速度方向與電子原來入射方向的夾角是30 則 電子的質量是 通過磁場的時間是 一 磁場作用下粒子的偏轉 3 2 如圖所示 在半徑為R的圓的范圍內 有勻強磁場B 方向垂直圓所在平面向里 一帶負電的質量為m電量為q粒子 從A點沿半徑AO的方向射入 并從C點射出磁場 AOC 120o 則此粒子在磁場中運行的時間t 不計重力 4 3 圖中MN表示真空室中垂直于紙面的平板 它的一側有勻強磁場 磁場方向垂直紙面向里 磁感應強度大小為B 一帶電粒子從平板上的狹縫O處以垂直于平板的初速v射入磁場區(qū)域 最后到達平板上的P點 已知B v以及P到O的距離l 不計重力 求此粒子的電荷q與質量m之比 5 4 長為L的平極板間 有垂直紙面向內的勻強磁場 如水圖所示 磁場強度為B 板間距離也為L 板不帶電 現(xiàn)有質量為m 電量為q的帶正電粒子 不計重力 從左邊極板間中點處垂直磁場以速度v平行極板射入磁場 欲使粒子不打在極板上 則粒子入射速度v應滿足什么條件 6 粒子在磁場中做圓周運動的對稱規(guī)律 從同一直線邊界射入的粒子 從同一邊界射出時 速度與邊界的夾角相等 1 兩個對稱規(guī)律 二 有界磁場問題 7 4 如圖所示 在第一象限有磁感應強度為B的勻強磁場 一個質量為m 帶電量為 q的粒子以速度v從O點射入磁場 角已知 求粒子在磁場中飛行的時間和飛離磁場的位置 粒子重力不計 8 5 如圖所示 在y 0的區(qū)域內存在勻強磁場 磁場方向垂直紙面向外 磁感應強度為B 一個正電子以速度v從O點射入磁場 入射方向在xy平面內 與x軸正向的夾角為 若正電子射出磁場的位置與O點的距離為L 求正電子的電量和質量之比 思考 如果是負電子 那么 兩種情況下的時間之比為多少 9 6 如圖所示 在半徑為r的圓形區(qū)域內 有一個勻強磁場 一帶電粒子以速度v0從M點沿半徑方向射入磁場區(qū) 并由N點射出 O點為圓心 MON 120 求粒子在磁場區(qū)的偏轉半徑R及在磁場區(qū)中的運動時間 粒子重力不計 10 7 電視機的顯像管中 電子束的偏轉是用磁偏轉技術實現(xiàn)的 電子束經過電壓為U的加速電場后 進入一圓形勻強磁場區(qū) 如圖所示 磁場方向垂直于圓面 磁場區(qū)的中心為O 半徑為r 當不加磁場時 電子束將通過O點而打到屏幕的中心M點 為了讓電子束射到屏幕邊緣P 需要加磁場 使電子束偏轉一已知角度 此時磁場的磁感應強度B應為多少 11 8 如圖所示 比荷為e m的電子垂直射入寬為d 磁感應強度為B的勻強磁場區(qū)域 則電子能穿過這個區(qū)域至少應具有的初速度v0大小為多少 12 總結 臨界條件的尋找是關鍵 2 臨界問題 13 例1 如圖所示 勻強磁場的磁感應強度為B 寬度為d 邊界為CD和EF 一電子從CD邊界外側以速率V0垂直射入勻強磁 場 入射方向與CD邊界間夾角為 已知電子的質量為m 電量為e 為使電子能從磁場的另一側EF射出 求電子的速率V0至少多大 1 速度方向一定 大小不定 關鍵 先畫圓心軌跡 再畫圓軌跡 尋找臨界情形 14 15 例2 一個質量為m 帶電量為q的帶正電粒子 不計重力 從O點沿 y方向以初速度v0射入一個邊界為矩形的勻強磁場中 磁場方向垂直于xy平面向內 它的邊界分別是y 0 y a x 1 5a x 1 5a 如圖7所示 改變磁感應強度B的大小 粒子可從磁場的不同邊界面射出 并且射出磁場后偏離原來速度方向的角度會隨之改變 試討論粒子可以從哪幾個邊界射出 從這幾個邊界面射出時磁感應強度B的大小及偏轉角度各在什么范圍內 16 例3 如圖所示 電子源S能在圖示紙面上360 度范圍內發(fā)射速率相同的電子 質量為m 電量為e MN是足夠大的豎直擋板 與S的水平距離OS L 擋板左側是垂直紙面向里 磁感應強度為B的勻強磁場 1 要使放射的電子可能到達擋板 電子的速度至少為多大 2 若S發(fā)射的電子速率為eBL m時 擋板被電子擊中的范圍有多大 2 速度大小一定 方向不定 17 三 帶電粒子在復合場中的運動 1 直線運動的情形 18 如圖 套在足夠長的絕緣直棒上的小球 其質量為m 帶電量 q 小球可在棒上滑動 將此棒豎直放在相互垂直 且沿水平方向的勻強電場和勻強磁場中 電場強度為E 磁感應強度為B 小球與棒的動摩擦因數(shù)為 求小球由靜止沿棒下落的最大加速度和最大速度 19 帶負電的小物體A放在傾角為 sin 0 6 的絕緣斜面上 整個斜面處于范圍足夠大 方向水平向右的勻強電場中 如圖所示 物體A的質量為m 電量為 q 與斜面間的動摩擦因數(shù)為 它在電場中受到的電場力的大小等于重力的一半 物體A在斜面上由靜止開始下滑 經時間t后突然在斜面區(qū)域加上范圍足夠大的勻強磁場 磁場方向垂直于紙面 磁感應強度大小為B 此后物體A沿斜面繼續(xù)下滑距離L后離開斜面 物體A在斜面上的運動情況如何 說明理由 物體A在斜面上運動過程中由多少能量轉化為內能 20 例3 如圖所示 勻強電場的場強E 4V m 方向水平向左勻強磁場的磁感強度B 2T 方向垂直于紙面向里 一個質量為m 1g 帶正電的小物體A從M點沿絕緣粗糙的豎直壁無初速下滑 當它滑行h 0 8m到N點時離開壁做曲線運動 運動到P點時恰好處于平衡狀態(tài) 此時速度方向與水平成450角 設P與M的高度差H 1 6m 求 1 A沿壁下滑過程中摩擦力作的功 2 P與M的水平距離 21 例1 如圖所示 一個質量為m 帶電量為q的正離子 在D處沿著圖示的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場 此磁場方向垂直紙面向里 結果離子正好從離開A點距離為d的小孔C沿垂直于AC的方向進入勻強電場 此電場方向與AC平行且向上 最后離子打在B處 而B離A點距離為2d AB AC 不計粒子重力 離子運動軌跡始終在紙面內 求 1 離子從D到B所需的時間 2 離子到達B處時的動能 3 多種運動綜合 22 例3 如圖所示 在y 0的空間中存在勻強電場 場強沿y軸負方向 在y 0的空間中 存在勻強磁場 磁場方向垂直xy平面 紙面 向外 一電量為