帶電粒子在勻強磁場中的運動習題課3334課件

帶電粒子在勻強磁場中的運動（2）V⊥B勻速圓周運動（1）V//B勻速直線運動課前導學帶電粒子在勻強磁場中的運動（2）V⊥B勻速圓周運動（1（1）圓心的確定質疑討論一、如何確定帶電粒子圓周運動圓心O、半徑r和運動時間t（1）圓心的確定質疑討論一、如何確定帶電粒子圓周運動圓心O、O已知帶電粒子經(jīng)過軌跡圓上兩點及其速度確定圓心

方法一：過兩點作速度的垂線，兩垂線交點即為圓心。ABVVO已知帶電粒子經(jīng)過軌跡圓上兩點及其速度確定圓心O例：質量為m帶電量為e的電子垂直磁場方向從M點進入，從N點射出，如圖所示，磁感應強度為B，磁場寬度d，求粒子的初速度多大？MNVV300dBO例：質量為m帶電量為e的電子垂直磁場方向從M點進入，從N點O已知帶電粒子經(jīng)過軌跡圓上兩點及一點的速度，確定圓心

方法二：過已知速度的點作速度的垂線和兩點連線的中垂線，兩垂線交點即為圓心。ABVO已知帶電粒子經(jīng)過軌跡圓上兩點及一點的速度，確定圓心（1）圓心的確定（2）半徑的確定（3）運動時間的確定：質疑討論一、如何確定帶電粒子圓周運動圓心O、半徑r和運動時間t（1）圓心的確定（2）半徑的確定（3）運動時間的確定：質疑討反饋矯正

問題1.如圖所示，在y＜0的區(qū)域內存在勻強磁場，磁場方向垂直于xy平面并指向紙里，磁感應強度為B.一帶負電的粒子（質量為m、電荷量為q）以速度v0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θ.求：（1）該粒子射出磁場的位置；（2）該粒子在磁場中運動的時間.（所受重力不計）θ反饋矯正問題1.如圖所示，在y＜0的區(qū)域內存在勻強θθ質疑討論二、粒子速度方向不變，速度大小變化

粒子運動軌跡的圓心都在垂直于初速度的直線上，速度增加時，軌道半徑隨著增加，尋找運動軌跡的臨界點質疑討論二、粒子速度方向不變，速度大小變化粒子運動軌跡的返回問題變化１:(1)若速度方向不變,使速度的大小增大,則該粒子在磁場中運動時間是否變化?θ返回問題變化１:(1)若速度方向不變,使速度的大小增問題變化２:(2)若速度大小不變,速度方向改變,則軌跡圓的圓心的軌跡是什么曲線?問題變化２:(2)若速度大小不變,速度方向改變,則軌跡圓的圓質疑討論此時由于速度大小不變，則所有粒子運動的軌道半徑相同，但不同粒子的圓心位置不同，其共同規(guī)律是：所有粒子的圓心都在以入射點為圓心，以軌道半徑為半徑的圓上，從而找出動圓的圓心軌跡，再確定運動軌跡的臨界點。三、粒子速度大小不變，速度方向變化質疑討論此時由于速度大小不變，則所有粒子運動的軌道半徑相問題變化３：若磁場的下邊界為y=L則為使粒子能從磁場下邊界射出，則v0

至少多大？問題變化３：若磁場的下邊界為y=L則為使粒子帶電粒子在勻強磁場中的運動習題課3334課件質疑討論帶電粒子的圓形軌跡與磁場邊界相切四、有界磁場的臨界條件質疑討論帶電粒子的圓形軌跡與磁場邊界相切四、有界磁場的臨界條

問題2.在真空中半徑為r=3cm的圓形區(qū)域內有一勻強磁場，B=0.2T,方向如圖示，一帶正電的粒子以速度v=1.2×106m/s的初速度從磁場邊界上的直徑ab一端的a點射入磁場，已知該粒子的荷質比q/m=108C/kg，不計粒子重力，則粒子在磁場中運動的最長時間為多少?

ba6cm問題2.在真空中半徑為r=3cm的圓形區(qū)域內有一勻強磁ba6cm返回ba6cm返回分析：ba6cmV以不同方向入射，以ab為弦的圓弧θ最大，時間最長.

圓周運動的半徑∴θ

=30°T=2πR/v∴t=T/6=5.2×10-8sR=mv/qB=10-8×1.2×106÷0.2=0.06m返回θ分析：ba6cmV以不同方向入射，以ab為弦的圓弧θ最大，時為，方向垂直紙面向外的勻強磁場．一質量為m、電荷量為－問題3.

如圖3－6－14所示，在x軸上方有磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強磁場．x軸下方有磁感應強度大小q的帶電粒子(不計重力)，從x軸上O點以速度v0

垂直x軸向上射出．求：(1)射出之后經(jīng)多長時間粒子第二次到達x軸？(2)粒子第二次到達x軸時離O點的距離．圖3－6－14為，方向垂直紙面向外的勻強磁場．一質量為m、電荷量四、霍爾效應

1879年霍耳發(fā)現(xiàn)，把一載流導體放在磁場中，如果磁場方向與電流方向垂直，則在與磁場和電流二者垂直的方向上出現(xiàn)橫向電勢差，這一現(xiàn)象稱之為霍耳現(xiàn)象。四、霍爾效應1879年霍耳發(fā)現(xiàn)，把一載流導體放在磁場四、霍爾效應如圖，導電板高度為b厚度為d放在垂直于它的磁場B中。當有電流I通過它時，由于磁場使導體內移動的電荷發(fā)生偏轉，結果在A、A’

兩側分別聚集了正、負電荷，在導電板的A、A’

兩側會產(chǎn)生一個電勢差U。設導電板內運動電荷的平均定向速率為v，它們在磁場中受到的洛侖茲力為：當導電板的A、A’

兩側產(chǎn)生電勢差后，運動電荷會受到電場力：導電板內電流的微觀表達式為：由以上各式解得：其中叫霍爾系數(shù)四、霍爾效應如圖，導電板高度為b厚度為d放在垂直于北京正負電子對撞機：撞出物質奧秘大科學裝置的存在和應用水平，是一個國家科學技術發(fā)展的具象。它如同一塊巨大的磁鐵，能夠集聚智慧，構成一個多學科陣地。作為典型的大科學裝置，北京正負電子對撞機的重大改造工程就是要再添磁力。

北京正負電子對撞機在我國大科學裝置工程中赫赫有名，為示范之作。1988年10月16日凌晨實現(xiàn)第一次對撞時，曾被形容為“我國繼原子彈、氫彈爆炸成功、人造衛(wèi)星上天之后，在高科技領域又一重大突破性成就”。北京正負對撞機重大改造工程的實施，將讓這一大科學裝置“升級換代”，繼續(xù)立在國際高能物理的前端。北京正負電子對撞機重大改造工程完工后，將成為世界上最先進的雙環(huán)對撞機之一。北京正負電子對撞機：撞出物質奧秘大科學裝置的世界上最大、能量最高的粒子加速器——歐洲大型強子對撞機

世界上最大、能量最高的粒子加速器帶電粒子在勻強磁場中的運動（2）V⊥B勻速圓周運動（1）V//B勻速直線運動課前導學帶電粒子在勻強磁場中的運動（2）V⊥B勻速圓周運動（1（1）圓心的確定質疑討論一、如何確定帶電粒子圓周運動圓心O、半徑r和運動時間t（1）圓心的確定質疑討論一、如何確定帶電粒子圓周運動圓心O、O已知帶電粒子經(jīng)過軌跡圓上兩點及其速度確定圓心

方法一：過兩點作速度的垂線，兩垂線交點即為圓心。ABVVO已知帶電粒子經(jīng)過軌跡圓上兩點及其速度確定圓心O例：質量為m帶電量為e的電子垂直磁場方向從M點進入，從N點射出，如圖所示，磁感應強度為B，磁場寬度d，求粒子的初速度多大？MNVV300dBO例：質量為m帶電量為e的電子垂直磁場方向從M點進入，從N點O已知帶電粒子經(jīng)過軌跡圓上兩點及一點的速度，確定圓心

方法二：過已知速度的點作速度的垂線和兩點連線的中垂線，兩垂線交點即為圓心。ABVO已知帶電粒子經(jīng)過軌跡圓上兩點及一點的速度，確定圓心（1）圓心的確定（2）半徑的確定（3）運動時間的確定：質疑討論一、如何確定帶電粒子圓周運動圓心O、半徑r和運動時間t（1）圓心的確定（2）半徑的確定（3）運動時間的確定：質疑討反饋矯正

問題1.如圖所示，在y＜0的區(qū)域內存在勻強磁場，磁場方向垂直于xy平面并指向紙里，磁感應強度為B.一帶負電的粒子（質量為m、電荷量為q）以速度v0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θ.求：（1）該粒子射出磁場的位置；（2）該粒子在磁場中運動的時間.（所受重力不計）θ反饋矯正問題1.如圖所示，在y＜0的區(qū)域內存在勻強θθ質疑討論二、粒子速度方向不變，速度大小變化

粒子運動軌跡的圓心都在垂直于初速度的直線上，速度增加時，軌道半徑隨著增加，尋找運動軌跡的臨界點質疑討論二、粒子速度方向不變，速度大小變化粒子運動軌跡的返回問題變化１:(1)若速度方向不變,使速度的大小增大,則該粒子在磁場中運動時間是否變化?θ返回問題變化１:(1)若速度方向不變,使速度的大小增問題變化２:(2)若速度大小不變,速度方向改變,則軌跡圓的圓心的軌跡是什么曲線?問題變化２:(2)若速度大小不變,速度方向改變,則軌跡圓的圓質疑討論此時由于速度大小不變，則所有粒子運動的軌道半徑相同，但不同粒子的圓心位置不同，其共同規(guī)律是：所有粒子的圓心都在以入射點為圓心，以軌道半徑為半徑的圓上，從而找出動圓的圓心軌跡，再確定運動軌跡的臨界點。三、粒子速度大小不變，速度方向變化質疑討論此時由于速度大小不變，則所有粒子運動的軌道半徑相問題變化３：若磁場的下邊界為y=L則為使粒子能從磁場下邊界射出，則v0

至少多大？問題變化３：若磁場的下邊界為y=L則為使粒子帶電粒子在勻強磁場中的運動習題課3334課件質疑討論帶電粒子的圓形軌跡與磁場邊界相切四、有界磁場的臨界條件質疑討論帶電粒子的圓形軌跡與磁場邊界相切四、有界磁場的臨界條

問題2.在真空中半徑為r=3cm的圓形區(qū)域內有一勻強磁場，B=0.2T,方向如圖示，一帶正電的粒子以速度v=1.2×106m/s的初速度從磁場邊界上的直徑ab一端的a點射入磁場，已知該粒子的荷質比q/m=108C/kg，不計粒子重力，則粒子在磁場中運動的最長時間為多少?

ba6cm問題2.在真空中半徑為r=3cm的圓形區(qū)域內有一勻強磁ba6cm返回ba6cm返回分析：ba6cmV以不同方向入射，以ab為弦的圓弧θ最大，時間最長.

圓周運動的半徑∴θ

=30°T=2πR/v∴t=T/6=5.2×10-8sR=mv/qB=10-8×1.2×106÷0.2=0.06m返回θ分析：ba6cmV以不同方向入射，以ab為弦的圓弧θ最大，時為，方向垂直紙面向外的勻強磁場．一質量為m、電荷量為－問題3.

如圖3－6－14所示，在x軸上方有磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強磁場．x軸下方有磁感應強度大小q的帶電粒子(不計重力)，從x軸上O點以速度v0

垂直x軸向上射出．求：(1)射出之后經(jīng)多長時間粒子第二次到達x軸？(2)粒子第二次到達x軸時離O點的距離．圖3－6－14為，方向垂直紙面向外的勻強磁場．一質量為m、電荷量四、霍爾效應

1879年霍耳發(fā)現(xiàn)，把一載流導體放在磁場中，如果磁場方向與電流方向垂直，則在與磁場和電流二者垂直的方向上出現(xiàn)橫向電勢差，這一現(xiàn)象稱之為霍耳現(xiàn)象。四、霍爾效應1879年霍耳發(fā)現(xiàn)，把一載流導體放在磁場四、霍爾效應如圖，導電板高度為b厚度為d放在垂直于它的磁場B中。當有電流I通過它時，由于磁場使導體內移動的電荷發(fā)生偏轉，結果在A、A’

兩側分別聚集了正、負電荷，在導電板的A、A’

兩側會產(chǎn)生一個電勢差U。設導電板內運動電荷的平均定向速率為v，它們在磁場中受到的洛侖茲力為：當導電板的A、A’

兩側產(chǎn)生電勢差后，運動電荷會受到電場力：導電板內電流的微觀表達式為：由以上各式解得：其中叫霍爾系數(shù)四、霍爾效應如圖，導電板高度為b厚度為d放在垂直于北京正負電子對撞機：撞出物質奧秘大科學裝置的存在和應用水平，是一個國家科學技術發(fā)展的具象。它如同一塊巨大的磁鐵，能夠集聚智慧，構成一個多學科陣地。作為典型的大科學裝置，北京正負電子對撞機的重大改造工程就是要再添磁力。