帶電粒子在圓形邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)PPT課件

. 1、帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡問(wèn)題；2、微觀帶電粒子在一樣的強(qiáng)磁場(chǎng)中(忽略重力)粒子會(huì)做什么樣的運(yùn)動(dòng)？ (1)無(wú)速度(2)有初速度V(V/B)(3)有初速度v (vb )、總是靜止，等速直線運(yùn)動(dòng)、復(fù)習(xí)思考、3、思考方法、1、向心中心2、設(shè)定半徑3、確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間，注意：用弧度表示，4、弦切角、偏轉(zhuǎn)角、旋轉(zhuǎn)角的關(guān)系， b .相對(duì)切弦角()相等，與相鄰的切弦角( )互補(bǔ)，v a .粒子速度的偏轉(zhuǎn)角()等于旋轉(zhuǎn)角()，等于與AB弦形成切線的角(切弦角)的2倍例1以相同的速度v沿著紙面內(nèi)的各個(gè)方向，從小孔o(hù)入射到磁場(chǎng)區(qū)域，忽視重力，忽視粒子間的相互影響，下圖的斜線部分表示帶電粒子可能通過(guò)的區(qū)域，在此R=mv/qB .哪個(gè)圖正確？ 1 .帶電粒子在單平面邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，6，解：帶電量q的粒子以相同的速度v在紙面內(nèi)的所有方向上，從小孔o(hù)入射到磁場(chǎng)區(qū)域，R=mv/qB，各個(gè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑相同，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡的圓心以o為中心，以R=mv/qB為半徑1/由位于2圓弧上虛線表示的：的各粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，由實(shí)線表示的：的帶電粒子可能通過(guò)的區(qū)域的陰影部分如斜線所示，為2R、r、2R、m、n、o、7， 2 .帶電粒子在二平行平面邊界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，速度較小時(shí)，進(jìn)行半圓運(yùn)動(dòng)從原邊界飛出速度增加到某個(gè)閾值時(shí)，粒子作為部分圓運(yùn)動(dòng)，其軌跡與其他邊界相接速度較大時(shí)，粒子進(jìn)行部分圓運(yùn)動(dòng)后，從其他邊界飛出，b、p、s、q、p、 q、q、速度較小時(shí)，進(jìn)行圓運(yùn)動(dòng)通過(guò)入射點(diǎn)速度增加到某個(gè)閾值時(shí)，粒子進(jìn)行圓運(yùn)動(dòng)，其軌跡與其他邊界相接速度較大時(shí)，粒子進(jìn)行部分圓運(yùn)動(dòng)后從其他邊界飛出，圓心位于與過(guò)入射點(diǎn)和速度方向垂直的直線上， 圓心位于與過(guò)入射點(diǎn)和邊界垂直的直線上，圓心積累在磁場(chǎng)的原邊界上，在某種程度上變質(zhì)，出現(xiàn)臨界狀態(tài)，p、速度較小，圓弧運(yùn)動(dòng)后從原邊界跳出的速度增加到某個(gè)閾值時(shí)， 粒子作為部分圓運(yùn)動(dòng)，其軌跡與其他邊界相接速度大時(shí)，粒子部分圓運(yùn)動(dòng)，從其他邊界飛出，在8、例2 .真空中的寬度d的區(qū)域有均勻的強(qiáng)磁場(chǎng)b，質(zhì)量m、電量e、速度v的電子從邊界CD的外側(cè)垂直入射到磁場(chǎng)，入射方向與CD的角度， 為了使電子能夠從磁場(chǎng)的相反側(cè)的邊界EF放出，v應(yīng)該滿(mǎn)足的條件是a.v EBD/m (1sin) b.v EBD/m (1cos) c.v EBD/msind.v EBD/mcos，c，e，f，d，b，b， 認(rèn)為從EF發(fā)射的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間是多少，9，3 .帶電粒子在矩形邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，o，b，、中心位于磁場(chǎng)原邊界上，中心位于垂直于過(guò)入射點(diǎn)和速度方向的直線上， 速度小時(shí)，粒子進(jìn)行半圓運(yùn)動(dòng)，從原邊界飛出速度在某個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，從側(cè)面邊界飛出速度大時(shí)，粒子部分進(jìn)行圓運(yùn)動(dòng)，從相反側(cè)的邊界飛出。 速度小時(shí)粒子做部分圓運(yùn)動(dòng)，從原邊界飛出速度在一定范圍內(nèi)從上側(cè)邊界飛出速度大時(shí)粒子做部分圓運(yùn)動(dòng)，從右側(cè)面邊界飛出速度變大時(shí)粒子做部分圓運(yùn)動(dòng)，從下側(cè)面邊界飛出。 另外，當(dāng)量積蓄一定程度而變質(zhì)，成為臨界狀態(tài)(軌跡與邊界相接)時(shí)，如圖10、例3 .圖所示，朝向與充分長(zhǎng)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)垂直的紙面，充滿(mǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的均勻的強(qiáng)磁場(chǎng)，與ad邊的中點(diǎn)o方向垂直的磁場(chǎng)入射到速度方向與ad邊的角度=300、大小為v0的帶電粒子上， 已知粒子的質(zhì)量為m，電量為q，ab邊足夠長(zhǎng)，ad邊為l，粒子的重力被忽略。求出：粒子能夠從ab邊發(fā)射磁場(chǎng)的v0的大小范圍。11，b， 13例4 .在圓形區(qū)域內(nèi)存在與紙面垂直的半徑r的均勻的強(qiáng)磁場(chǎng)，磁靈敏度為b。當(dāng)前，電量q、質(zhì)量m的正離子從a點(diǎn)沿著圓形區(qū)域的直徑入射，將正離子離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域的方向與入射方向的角度設(shè)為600，求出該離子在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)飛行的時(shí)間和射出的位置在垂直于、P(xy )、y、x、o、14、1 .圓形區(qū)域內(nèi)的紙面內(nèi)存在均勻的強(qiáng)磁場(chǎng)。 從磁場(chǎng)的邊緣a點(diǎn)向半徑方向照射人的速度不同的質(zhì)子。 分析這些質(zhì)子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀況可知，正確地說(shuō)，a .運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，通過(guò)磁場(chǎng)中的距離越長(zhǎng)，b .運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短，其速度越大，c .磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角越小，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短，d .所有質(zhì)子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，BC，15， 半徑越大，偏轉(zhuǎn)角越小，中心角與偏轉(zhuǎn)角相等，在O1，O2，O3，O4，16，2 .直角坐標(biāo)系xOy中有半徑為r的圓形磁場(chǎng)區(qū)域，磁靈敏度指b，磁場(chǎng)方向垂直xOy平面指紙內(nèi)，該區(qū)域的中心坐標(biāo)為(r，0 )。 如圖所示，質(zhì)量m、帶電量-q的離子在靜止的強(qiáng)電場(chǎng)下加速后，磁場(chǎng)從點(diǎn)(0、R/2 )向x軸正方向進(jìn)入，離子入射后到出射磁場(chǎng)通過(guò)該磁場(chǎng)的最大距離不受重力的影響。 求：在磁場(chǎng)領(lǐng)域離子經(jīng)歷的時(shí)間。 加速電場(chǎng)的加速電壓。 在以、O1、r、r、17、3、中心為o、半徑為r的圓形區(qū)域中存在磁強(qiáng)度為b、方向垂直于紙面的均勻強(qiáng)度的磁場(chǎng)，存在與距區(qū)域端部最短距離l的o 垂直配置的屏幕MN，現(xiàn)在，質(zhì)量m的電子以速度v從左側(cè)向oo 方向垂直入射磁場(chǎng)， 若求出超越磁場(chǎng)而碰到屏幕上的p點(diǎn)的op的長(zhǎng)度和電子通過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間，則18、19、4.(2004全國(guó)三)均勻磁場(chǎng)的磁場(chǎng)方向與xy平面垂直，在xy平面上，磁場(chǎng)分布在以o為中心的圓形區(qū)域內(nèi)。 質(zhì)量m、電荷量q的帶電粒子從原點(diǎn)o開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，初速為v，方向?yàn)閤的正方向。 之后，粒子通過(guò)y軸上的p點(diǎn)，此時(shí)的速度方向與y軸所成的角度為300，從p到o的距離為l，如圖所示，沒(méi)有重力的影響。 如圖所示，磁場(chǎng)的電感強(qiáng)度b的大小與xy平面上的磁場(chǎng)區(qū)域的半徑r .r，r，a，r，解：20，5 .質(zhì)量m、電量q的正離子在小孔s中朝向中心o以速度v入射到半徑r的絕緣圓筒上。 存在于垂直于圓筒內(nèi)的紙面內(nèi)的均勻的強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為b。 為了使帶電粒子多次撞擊圓筒內(nèi)壁后也能從a點(diǎn)射出，求出正離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t，假設(shè)粒子撞擊圓筒內(nèi)壁時(shí)能量和電力沒(méi)有損失，忽略粒子的重力。 解：粒子是圓筒與n (n=2，3，4 )次圓筒碰撞從原來(lái)的孔射出，在圓筒磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡呈n 1段對(duì)稱(chēng)分布的圓弧，各圓弧的中心角是正離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，為21，22， 6 .如圖所示，半徑為r的圓筒內(nèi)存在均勻的強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)量為m、帶電量為q的正離子以速度v0向中心入射小孔s，施加的磁感應(yīng)強(qiáng)度如何使該粒子最短(沖擊時(shí)的電量和動(dòng)能都不損失)，解3:粒子為n=2，解3360粒子當(dāng)發(fā)生最小碰撞次數(shù)n=2時(shí)，如果發(fā)生23，碰撞次數(shù)n=3，則碰撞次數(shù)越多，時(shí)間越長(zhǎng)，因此，當(dāng)發(fā)生n=2時(shí)，時(shí)間變得最短，24思考：在碰撞次數(shù)n=2時(shí)，求出粒子在磁場(chǎng)中