高三物理带电粒子在有界磁场中的运动课件.ppt

带电粒子在有界磁场中的运动 高三物理组张才能 1 首先确定圆心 一个基本思路 圆心一定在与速度方向垂直的直线上 两个常用方法 1 已知入射方向和出射方向时 可通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线 两直线的交点就是圆弧轨道的圆心 如图甲 2 已知入射方向和出射点的位置时 可通过入射点作入射方向的垂线 连接入射点和出射点 作其中垂线 这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心 如图乙 求解带电粒子在磁场中的匀速圆周运动时 根据题意画出运动的轨迹 确定出圆心 从而求出半径或圆心角 而求出半径或圆心角 往往是解题关键 带电粒子在有界磁场中做圆周运动的分析方法 两个重要的几何特点 1 粒子速度的偏转角 等于回旋角 并等于弦切角 ab弦与切线的夹角 的两倍 如图所示 即 2 2 相对的弦切角 相等 与相邻的弦切角 互补 即 1800 一个基本思路 半径一般在确定圆心的基础上用平面几何知识求出 常常要解三角形 2 半径的确定和计算 例1 如图所示 真空中狭长形的区域内分布有磁感应强度为b的匀强磁场 方向垂直纸面向内 区域的宽度为d cd ef为区域的边界 现有一束电子 质量为m 电量为e 以速率v从cd侧垂直于磁场与cd成 角射入 为使电子能从另一侧ef射出 则电子的速率u应满足的条件是 d u q e f c d p o q 例2 如图足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为b 方向垂直纸面向里的匀强磁场 现从矩形区域ad的中点o处 垂直磁场射入一速度方向与ad边夹角为30 大小为v0的带电粒子 已知粒子质量为m 电荷量为q ad边长为l 重力影响不计 1 试求粒子能从ab边上射出磁场的v0的大小范围 2 问粒子在磁场中运动的最长时间是多少 例2 如图足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为b 方向垂直纸面向里的匀强磁场 现从矩形区域ad的中点o处 垂直磁场射入一速度方向与ad边夹角为30 大小为v0的带电粒子 已知粒子质量为m 电荷量为q ad边长为l 重力影响不计 1 试求粒子能从ab边上射出磁场的v0的大小范围 2 问粒子在磁场中运动的最长时间是多少 例3 如图所示 在真空中半径r 3 0 10 2m的圆形区域内 有磁感应强度b 0 2t 方向如图的匀强磁场 一批带正电的粒子以初速度v0 1 0 106m s 从磁场边界上直径ab的一端a沿着各个方向射入磁场 且初速度方向与磁场方向都垂直 该粒子的比荷q m 1 0 108c kg 不计粒子重力 求 1 粒子的轨迹半径 2 粒子在磁场中运动的最长时间 3 若射入磁场的速度改为v0 3 0 105m s 其他条件不变 试用斜线画出该批粒子在磁场中可能出现的区域 例3 如图所示 在真空中半径r 3 0 10 2m的圆形区域内 有磁感应强度b 0 2t 方向如图的匀强磁场 一批带正电的粒子以初速度v0 1 0 106m s 从磁场边界上直径ab的一端a沿着各个方向射入磁场 且初速度方向与磁场方向都垂直 该粒子的比荷q m 1 0 108c kg 不计粒子重力 求 1 粒子的轨迹半径 2 粒子在磁场中运动的最长时间 3 若射入磁场的速度改为v0 3 0 105m s 其他条件不变 试用斜线画出该批粒子在磁场中可能出现的区域 例3 如图所示 在真空中半径r 3 0 10 2m的圆形区域内 有磁感应强度b 0 2t 方向如图的匀强磁场 一批带正电的粒子以初速度v0 1 0 106m s 从磁场边界上直径ab的一端a沿着各个方向射入磁场 且初速度方向与磁场方向都垂直 该粒子的比荷q m 1 0 108c kg 不计粒子重力 求 1 粒子的轨迹半径 2 粒子在磁场中运动的最长时间 3 若射入磁场的速度改为v0 3 0 105m s 其他条件不变 试用斜线画出该批粒子在磁场中可能出现的区域 例4 电量为q 质量为m的带正电粒子在xoy平面上沿着y a的直线以速度u经y轴上的p点运动到xoy平面上的第一象限内 要求在