浙江省富阳市第二中学高考物理一轮复习 带电粒子在有界磁场中运动情况的研究课件.ppt

带电粒子在有界磁场中运动情况的研究 注意对称性 如图中半径为r的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场 磁感应强度为b 现有一电荷量为q 质量为m的负离子从a点沿圆形区域的直径射入 设负离子射出磁场区域的方向与入射方向的夹角为600 求此负离子在磁场区域内飞行的时间及入射速度 小结 圆形磁场区域 具有对称性特点 粒子沿圆心射入则一定沿圆心射出 穿过圆形磁场区 b 1 05广东物理 如图所示 在一个圆形区域内 两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径a2a4为边界的两个半圆形区域 中 a2a4与a1a3的夹角为60 一质量为m 带电量为 q的粒子以某一速度从 区的边缘点a1处沿与a1a3成30 角的方向射入磁场 随后该粒子以垂直于a2a4的方向经过圆心o进入 区 最后再从a4处射出磁场 已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t 求 区和 区中磁感应强度的大小 忽略粒子重力 例1 如图所示 一个质量为m的负离子 从a点正对着圆心o以速度v射入半径为r的绝缘圆筒中 圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场 要使带电粒子与圆筒内壁碰撞多次后仍从a点射出 求正离子在磁场中运动的时间t 设粒子与圆筒内壁碰撞时无能量和电量损失 不计粒子的重力 例2 边长为100cm的正方形光滑且绝缘的刚性框架abcd固定在光滑的水平面上 如图内有垂直于框架平面b 0 5t的匀强磁场 一质量m 2 10 4kg 带电量为q 4 10 3c小球 从cd的中点小孔p处以某一大小的速度垂直于cd边沿水平面射入磁场 设小球与框架相碰后不损失动能 求 1 为使小球在最短的时间内从p点出来 小球的入射速度v1是多少 2 若小球以v2 1m s的速度入射 则需经过多少时间才能由p点出来 v1 5m s 经t 1 8 s 粒子能从p点出来 例3 如图所示 在区域足够大的空间中充满磁感应强度大小为b的匀强磁场 其方向垂直于纸面向里 在纸面内固定放置一绝缘材料制成的边长为l的等边三角形框架def de中点s处有一粒子发射源 发射粒子的方向皆在图中截面内且垂直于de边向下 如图 a 所示 发射粒子的电量为 q 质量为m 但速度v有各种不同的数值 若这些粒子与三角形框架碰撞时均无能量损失 且每一次碰撞时速度方向垂直于被碰的边 试求 1 带电粒子的速度v为多大时 能够打到e点 2 为使s点发出的粒子最终又回到s点 且运动时间最短 v应为多大 最短时间为多少 b v e f d a s l 解 1 从s点发射的粒子将在洛仑兹力作用下做圆周运动 即 因粒子圆周运动的圆心在de上 每经过半个圆周打到de上一次 所以粒子要打到e点应满足 由 得打到e点的速度为 2 由题意知 s点发射的粒子最终又回到s点的条件是 在磁场中粒子做圆周运动的周期 与粒子速度无关 所以 粒子圆周运动的次数最少 n 1 时 运动的时间最短 这时 粒子以三角形的三个顶点为圆心运动 每次碰撞所需时间 经过三次碰撞回到s点 粒子运动的最短时间 2 一匀磁场 磁场方向垂直于xy平面 在xy平面上 磁场分布在以o为中心的一个圆形区域内 一个质量为m 电荷量为q的带电粒子 由原点o开始运动 初速为v 方向沿x正方向 后来 粒子经过y