磁場專題-帶電粒子在有界磁場中的運動課件

專題一帶電粒子在有界磁場中的運動專題一1練習(xí)

如圖直線MN上方有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。正、負(fù)電子同時從同一點O以與MN成30°角的同樣速度v射入磁場（電子質(zhì)量為m，電荷為e），它們的出射點相距多遠(yuǎn)？出射的時間差是多少？MNvBO練習(xí)如圖直線MN上方有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。正、負(fù)電子2vOPBθSO′C∠OO′P=2θT=2πm/qBt=2θT/2π=2mθ/qB∴θ=qBt/2m或∠OO′P=2θ=SOP/R2θ練習(xí)一個負(fù)離子，質(zhì)量為m，電量大小為q，以一定速率垂直于屏S經(jīng)過小孔O射入存在著勻強磁場的真空室中，如圖所示。磁感應(yīng)強度B的方向與離子的運動方向垂直，并垂直于圖中紙面向里。如果離子進(jìn)入磁場后經(jīng)過時間t到達(dá)位置P，證明：直線OP與離子入射方向之間的夾角θ跟t的關(guān)系是θ=qBt/2m。t/T=2θ/2π?2θ=SOP/R=vt/R=qBt/m

∴θ=qBt/2m如何求tOP？fvOPBθSO′C∠OO′P=2θT=2πm/qBt=3（2）穿過圓形磁場區(qū)

（畫好輔助線：半徑、速度、軌跡圓的圓心、連心線）

vrArvAvROθθ偏角：

經(jīng)歷時間：

注意：由對稱性，出射線反向延長必過磁場圓的圓心（2）穿過圓形磁場區(qū)（畫好輔助線：半徑、速度、軌跡圓的圓心4例題如圖所示，在半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，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，∠AOB=120°，求粒子在磁場區(qū)的偏轉(zhuǎn)半徑R及在磁場區(qū)中的運動時間。（粒子重力不計）rR60°30°r/R=tan30°R=rtan60°o't=（60o/360o）T=T/6T=2πR/v030°r/R=sin30°R/r=tan60°例題如圖所示，在半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，有一個勻強磁場，一帶電5OAv0BOAv0B2次練習(xí)磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場存在于半徑為R的圓形面內(nèi)，方向如圖所示，現(xiàn)有質(zhì)量為m，電量為+q的粒子從A點對準(zhǔn)面內(nèi)圓心O射入磁場，為使粒子能重返A(chǔ)點，其入射速度v0應(yīng)滿足什么條件？粒子返回A點的最短時間t為多少？（設(shè)粒子與界面碰撞無能量損失，且電量不變）發(fā)生碰撞的最少次數(shù)？60°30°發(fā)生3次碰撞OAv0BOAv0B2次練習(xí)磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場存在于半6（1）碰2次tanθ/2=R/rr=Rt=3xT/6=T/2=πm/qBθn=π-[2π/（n+1）]=（n-1）π/（n+1）tanθn/2=tan（n-1）π/2（n+1）=R/rnrn=R/[tan（n-1）π/2（n+1）]tn=（n+1）θnT/2π=（n-1）πm/qBθn2π/n+1（2）碰n次在磁場中偏轉(zhuǎn)越大，其軌跡越短，運動時間越長。rnRθ/2vn=qBrn/m=qBR/m[tan（n-1）π/2（n+1）]（1）碰2次tanθ/2=R/rr=7專題二

帶電粒子在磁場中的臨界問題

專題二

帶電粒子在磁場中的臨界問題

8例題

一磁場寬度為L，磁感應(yīng)強度為B，如圖所示，一電荷質(zhì)量為m，帶電荷量為－q，不計重力，以一速度v(方向與邊界成θ如圖所示)射入磁場．若要粒子不能從磁場右邊界飛出，則電荷的速度應(yīng)為多大？例題一磁場寬度為L，磁感應(yīng)強度為B，如圖所示，一電荷質(zhì)量為9【解析】若要粒子不從右邊界飛出，當(dāng)以最大速度運動時的軌跡如圖所示．【解析】若要粒子不從右邊界飛出，當(dāng)以最大速度運動時的10【思維總結(jié)】這類問題往往是空間的約束決定著半徑，從而控制其他的物理量，故求解物理量的范圍，實際上需要求出圓周運動的半徑范圍，再求其他量．【思維總結(jié)】這類問題往往是空間的約束決定著半徑，從而控制其他11例長為L的水平極板間，有垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場，如圖所示，磁感強度為B，板間距離也為L，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)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感線水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，速度v應(yīng)滿足怎樣的范圍。例長為L的水平極板間，有垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場，如圖所示，磁12例題講解例題講解13練習(xí)如圖所示，M、N兩板相距為d，板長為5d，兩板不帶電，板間有垂直紙面的勻強磁場，一大群電子沿平行于板的方向從各處位置以速率v0射入板間，為了使電子都不從板間穿出，磁感應(yīng)強度B的大小范圍如何？（設(shè)電子質(zhì)量為m，電量為e，且N板接地）2r>dr>d/2mv0/qB>d/2B<2mv0q/dr1r<r1r12=(5d)2+(r1-d)2r1=13dB>qmv0/13d練習(xí)如圖所示，M、N兩板相距為d，板長為5d，兩板不帶電，板14S練習(xí)如圖，真空室內(nèi)存在勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強度的大小B=0.60T，磁場內(nèi)有一塊平面感光板ab，板面與磁場方向平行，在距ab的距離l=16cm，有一個點狀的放射源S，它向各個方向發(fā)射a粒子，a粒子的速度都是，已知a粒子的電荷與質(zhì)量之比，現(xiàn)只考慮在圖紙平面中運動的a粒子，求ab上被a粒子打中的區(qū)域的長度。2R>L=16cm>RR=mv/qB=10cmS練習(xí)如圖，真空室內(nèi)存在勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁15vv16S2R>L>RR=mv/qB=10cmSN=L=16cmNP1P2P1P2=20cmS2R>L>RR=mv/qBSN=L=16cmNP1P2P117vRRSvRRS18R=10cmR>L若LsN=4cmS?NP2P1RRR=10cmR>L若LsN=4cmS?NP2P1RR19專題一帶電粒子在有界磁場中的運動專題一20練習(xí)

如圖直線MN上方有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。正、負(fù)電子同時從同一點O以與MN成30°角的同樣速度v射入磁場（電子質(zhì)量為m，電荷為e），它們的出射點相距多遠(yuǎn)？出射的時間差是多少？MNvBO練習(xí)如圖直線MN上方有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。正、負(fù)電子21vOPBθSO′C∠OO′P=2θT=2πm/qBt=2θT/2π=2mθ/qB∴θ=qBt/2m或∠OO′P=2θ=SOP/R2θ練習(xí)一個負(fù)離子，質(zhì)量為m，電量大小為q，以一定速率垂直于屏S經(jīng)過小孔O射入存在著勻強磁場的真空室中，如圖所示。磁感應(yīng)強度B的方向與離子的運動方向垂直，并垂直于圖中紙面向里。如果離子進(jìn)入磁場后經(jīng)過時間t到達(dá)位置P，證明：直線OP與離子入射方向之間的夾角θ跟t的關(guān)系是θ=qBt/2m。t/T=2θ/2π?2θ=SOP/R=vt/R=qBt/m

∴θ=qBt/2m如何求tOP？fvOPBθSO′C∠OO′P=2θT=2πm/qBt=22（2）穿過圓形磁場區(qū)

（畫好輔助線：半徑、速度、軌跡圓的圓心、連心線）

vrArvAvROθθ偏角：

經(jīng)歷時間：

注意：由對稱性，出射線反向延長必過磁場圓的圓心（2）穿過圓形磁場區(qū)（畫好輔助線：半徑、速度、軌跡圓的圓心23例題如圖所示，在半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，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，∠AOB=120°，求粒子在磁場區(qū)的偏轉(zhuǎn)半徑R及在磁場區(qū)中的運動時間。（粒子重力不計）rR60°30°r/R=tan30°R=rtan60°o't=（60o/360o）T=T/6T=2πR/v030°r/R=sin30°R/r=tan60°例題如圖所示，在半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，有一個勻強磁場，一帶電24OAv0BOAv0B2次練習(xí)磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場存在于半徑為R的圓形面內(nèi)，方向如圖所示，現(xiàn)有質(zhì)量為m，電量為+q的粒子從A點對準(zhǔn)面內(nèi)圓心O射入磁場，為使粒子能重返A(chǔ)點，其入射速度v0應(yīng)滿足什么條件？粒子返回A點的最短時間t為多少？（設(shè)粒子與界面碰撞無能量損失，且電量不變）發(fā)生碰撞的最少次數(shù)？60°30°發(fā)生3次碰撞OAv0BOAv0B2次練習(xí)磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場存在于半25（1）碰2次tanθ/2=R/rr=Rt=3xT/6=T/2=πm/qBθn=π-[2π/（n+1）]=（n-1）π/（n+1）tanθn/2=tan（n-1）π/2（n+1）=R/rnrn=R/[tan（n-1）π/2（n+1）]tn=（n+1）θnT/2π=（n-1）πm/qBθn2π/n+1（2）碰n次在磁場中偏轉(zhuǎn)越大，其軌跡越短，運動時間越長。rnRθ/2vn=qBrn/m=qBR/m[tan（n-1）π/2（n+1）]（1）碰2次tanθ/2=R/rr=26專題二

帶電粒子在磁場中的臨界問題

專題二

帶電粒子在磁場中的臨界問題

27例題

一磁場寬度為L，磁感應(yīng)強度為B，如圖所示，一電荷質(zhì)量為m，帶電荷量為－q，不計重力，以一速度v(方向與邊界成θ如圖所示)射入磁場．若要粒子不能從磁場右邊界飛出，則電荷的速度應(yīng)為多大？例題一磁場寬度為L，磁感應(yīng)強度為B，如圖所示，一電荷質(zhì)量為28【解析】若要粒子不從右邊界飛出，當(dāng)以最大速度運動時的軌跡如圖所示．【解析】若要粒子不從右邊界飛出，當(dāng)以最大速度運動時的29【思維總結(jié)】這類問題往往是空間的約束決定著半徑，從而控制其他的物理量，故求解物理量的范圍，實際上需要求出圓周運動的半徑范圍，再求其他量．【思維總結(jié)】這類問題往往是空間的約束決定著半徑，從而控制其他30例長為L的水平極板間，有垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場，如圖所示，磁感強度為B，板間距離也為L，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)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感線水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，速度v應(yīng)滿足怎樣的范圍。例長為L的水平極板間，有垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場，如圖所示，磁31例題講解例題講解32練習(xí)如圖所示，M、N兩板相距為d，板長為5d，兩板不帶電，板間有垂直紙面的勻強磁場，一大群電子沿平行于板的方向從各處位置以速率v0射入板間，為了使電子都不從板間穿出，磁感應(yīng)強度B的大小范圍如何？（設(shè)電子質(zhì)量為m，電量為e，且N板接地）2r>dr>d/2mv0/qB>d/2B<2mv0q/dr1r<r1r12=(5d)2+(r1-d)2r1=13dB>qmv0/13d練習(xí)如圖所示，M、N兩板相距為d，板長為5d，兩板不帶電，板33S練習(xí)如圖，真空室內(nèi)存在勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強度的大小B=0.60T，磁場內(nèi)有一塊平面感光板ab，板面與磁場方向平行，在距ab的距離l=16cm，有一個點狀的放射源S，它向各個方向發(fā)射a粒子，a粒子的速度都是，已知a粒子的電荷與質(zhì)量之比，現(xiàn)只考慮在圖紙平