公开课——带电粒子在有界磁场中的运动(PPT).ppt

江苏省兴化中学姜晓军 带电粒子在有界磁场中的运动 江苏省兴化中学姜晓军 带电粒子在有界磁场中的运动 一 带电粒子在匀强磁场中的圆周运动的特点 2 求半径 1 向心力由洛仑兹力提供 知识回顾 v越大 r越大 3 求周期 洛伦兹力不做功 周期T与速率 半径均无关 4 角度关系 偏转角等于圆心角等于2倍的弦切角 5 求运动时间 二 带电粒子在磁场中运动问题的解题思路 已知两点速度方向 已知一点速度方向和另一点位置 两洛伦兹力方向的延长线交点为圆心 弦的垂直平分线与一直径的交点为圆心 O 找圆心 画轨迹 求半径 找圆心 画轨迹 找圆心 知识回顾 一 带电粒子在单直线边界磁场中的运动 二 带电粒子在平行直线边界磁场中的运动 三 带电粒子在圆形边界磁场中的运动 新课讲授 一 带电粒子在单直线边界磁场中的运动 q 粒子做半圆运动后垂直原边界飞出 q与磁场边界成 角进入 O 粒子仍以与磁场边界夹角 飞出 q垂直磁场边界进入 q 例1 如图 直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场 正 负电子同时从同一点O 以与MN成30O角的同样速度v射入磁场 电子质量为m 电荷为e 则正负电子在磁场中 O O A 运动时间相同B 运动轨迹的半径相同C 重新回到边界时的速度相同D 重新回到边界时与O点的距离相等 BCD 拓展 它们从磁场中射出时相距多远 射出的时间差是多少 e e 二 带电粒子在平行直线边界磁场中的运动 q B P q Q P Q Q 圆心在过入射点跟跟速度方向垂直的直线上 圆心在过入射点跟边界垂直的直线上 圆心在磁场原边界上 量变积累到一定程度发生质变 出现临界状态 构建模型 速度方向不变 大小改变 吹气球模型 例2 如图所示 空间存在宽度为L的无限长的匀强磁场区域 磁感应强度为B 一个带电粒子质量为m 电量为 q 沿与磁场左边界成30 角垂直射入磁场 若该带电粒子能从磁场右侧边界射出 则该带电粒子的初速度应满足什么条件 粒子的重力不计 L L 300 解析 当入射速率很小时 粒子会在磁场中转动一段圆弧后又从左边界射出 速率越大 轨道半径越大 当轨道与右边界相切时 粒子恰好不能从右边界射出 如图所示 粒子恰好射出时 由几何知识得 构建模型 吹气球模型 拓展1 如图 空间存在宽度为L的无限长的匀强磁场区域 磁感应强度为B 在左边界上有一个点状的放射源S 它垂直磁场向磁场内各个方向发射质量均为m 电量均为 q的粒子 粒子的速度大小均为v0 且满足 求右侧边界被粒子打中的区域的长度 粒子的重力不计 L L 构建模型 当速度大小不变 方向改变 转气球模型 拓展 如图 空间存在宽度为L的无限长的匀强磁场区域 磁感应强度为B 在左边界上有一个点状的放射源S 它垂直磁场向磁场内各个方向发射质量均为m 电量均为 q的粒子 粒子的速度大小均为v0 且满足 求右侧边界被粒子打中的区域的长度 粒子的重力不计 思考 如果磁场只有右边界 结果如何 长度为 2L s b L s a P1 P2 N 构建模型 转气球模型 思考 如果磁场只有右边界 结果如何 L 三 带电粒子在圆形边界磁场中的运动 O O 带电粒子沿半径方向射入圆形磁场区域内 必从半径方向射出 径入径出 q 例3 在圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场 从磁场边缘A点沿半径方向射人一束速率不同的质子 对这些质子在磁场中的运动情况的分析中 正确的是 A 运动时间越长的 在磁场中通过的距离越长B 运动时间越短的 其速率越大C 磁场中偏转角越小的 运动时间越短D 所有质子在磁场中的运动时间都相等 O1 O2 O3 O4 速度大的质子 半径越大 偏向角 越小 运动时间越短 构建模型 吹气球模型 BC 课堂小结 一 带电