浙江省溫州市嘯中學高一物理 帶電粒子在勻強磁場中的運動課件

帶電粒子在磁場中的運動帶電粒子在磁場中的運動3、某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來、某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目暗示或運動狀態(tài)來判定判定磁場中的帶電粒子一般可分為兩類：磁場中的帶電粒子一般可分為兩類：1、帶電的、帶電的基本粒子基本粒子：如電子，質(zhì)子，：如電子，質(zhì)子，粒子，正負粒子，正負離子等。這些粒子所受重力和洛侖磁力相比在小得離子等。這些粒子所受重力和洛侖磁力相比在小得多，除非有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮多，除非有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）。重力。（但并不能忽略質(zhì)量）。2、帶電微粒帶電微粒：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有：如帶電小球、液滴、塵埃等。除非有說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。說明或明確的暗示以外，一般都考慮重力。判斷下圖中帶電粒子（電量判斷下圖中帶電粒子（電量q，重力不計）所，重力不計）所受洛倫茲力的大小和方向：受洛倫茲力的大小和方向： - B v + v B 一、運動形式1、勻速直線運動。、勻速直線運動。2、1、圓周運動的半徑、圓周運動的半徑mvRqB2、圓周運動的周期、圓周運動的周期2 mTqB2vqvBmR2 RTv思考：周期與速度、半徑什么關(guān)系？思考：周期與速度、半徑什么關(guān)系？粒子運動方向與磁場有一夾角粒子運動方向與磁場有一夾角 （大于（大于0度小于度小于90度）度）軌跡為螺線軌跡為螺線帶電粒子在磁場中運動情況帶電粒子在磁場中運動情況研究研究 1、找圓心：方法、找圓心：方法 2、定半徑：、定半徑： 3、確定運動時間：、確定運動時間：Tt2qBmT2注意：用弧度表示用弧度表示幾何法求半徑幾何法求半徑向心力公式求半徑向心力公式求半徑利用利用vR利用弦的中垂線利用弦的中垂線 例：垂直紙面向外的勻強磁場僅限于寬度為例：垂直紙面向外的勻強磁場僅限于寬度為d的的條形區(qū)域內(nèi)，磁感應(yīng)強度為條形區(qū)域內(nèi)，磁感應(yīng)強度為B一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為m、電量為電量為q的粒子以一定的速度垂直于磁場邊界方的粒子以一定的速度垂直于磁場邊界方向從向從點垂直飛入磁場點垂直飛入磁場 區(qū)，如圖所示，當它飛區(qū)，如圖所示，當它飛 離磁場區(qū)時，運動方向離磁場區(qū)時，運動方向 偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)角試求粒子的角試求粒子的 運動速度運動速度v以及在磁場中以及在磁場中 運動的時間運動的時間t 練習練習2 氘核和氘核和粒子，從靜止開始經(jīng)相同粒子，從靜止開始經(jīng)相同電場加速后，垂直進入同一勻強磁場作圓周電場加速后，垂直進入同一勻強磁場作圓周運動運動.則這兩個粒子的動能之比為多少？軌道則這兩個粒子的動能之比為多少？軌道半徑之比為多少？周期之比為多少？半徑之比為多少？周期之比為多少？1、圓周運動的半徑、圓周運動的半徑mvRqB2、圓周運動的周期、圓周運動的周期2 mTqB2vqvBmR2 RTv思考：周期與速度、半徑什么關(guān)系？思考：周期與速度、半徑什么關(guān)系？復習回顧復習回顧帶電粒子在磁場中運動情況帶電粒子在磁場中運動情況研究研究 1、找圓心：方法、找圓心：方法 2、定半徑：、定半徑： 3、確定運動時間：、確定運動時間：Tt2qBmT2注意：用弧度表示用弧度表示幾何法求半徑幾何法求半徑向心力公式求半徑向心力公式求半徑利用利用vR利用弦的中垂線利用弦的中垂線例例:如圖所示，在第一象限有磁感應(yīng)強度為如圖所示，在第一象限有磁感應(yīng)強度為B的的勻強磁場，一個質(zhì)量為勻強磁場，一個質(zhì)量為m，帶電量為，帶電量為+q的粒子的粒子以速度以速度v從從O點射入磁場，點射入磁場，角已知，求粒子在角已知，求粒子在磁場中飛行的時間和飛離磁場的位置（粒子重磁場中飛行的時間和飛離磁場的位置（粒子重力不計）力不計）A、電場用來加速帶電粒子，磁場則使帶電粒子回旋、電場用來加速帶電粒子，磁場則使帶電粒子回旋B、電場和磁場同時用來加速帶電粒子、電場和磁場同時用來加速帶電粒子C、同一加速器，對某種確定的粒子，它獲得的最大、同一加速器，對某種確定的粒子，它獲得的最大動能由加速電壓決定動能由加速電壓決定D、同一加速器，對某種確定的粒子，它獲得的最大、同一加速器，對某種確定的粒子，它獲得的最大動能由磁感應(yīng)強度動能由磁感應(yīng)強度B決定和加速電壓決定決定和加速電壓決定(A)IBdh霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)I=neSv=nedhveU/h=evBU=IB/ned=kIB/dk是霍爾系數(shù)是霍爾系數(shù)確定帶電粒子在磁場中運動軌跡的方法確定帶電粒子在磁場中運動軌跡的方法1 1、物理方法：、物理方法：作出帶電粒子在磁場中兩個位置所受洛侖茲力，沿其方向作出帶電粒子在磁場中兩個位置所受洛侖茲力，沿其方向延長線的交點確定圓心，從而確定其運動軌跡。延長線的交點確定圓心，從而確定其運動軌跡。2 2、物理和幾何方法：、物理和幾何方法：作出帶電粒子在磁場中某個位置所受洛侖茲力，沿其方向的作出帶電粒子在磁場中某個位置所受洛侖茲力，沿其方向的延長線與圓周上兩點連線的中垂線的交點確定圓心，從而確延長線與圓周上兩點連線的中垂線的交點確定圓心，從而確定其運動軌跡。定其運動軌跡。3 3、幾何方法：、幾何方法：圓周上任意兩點連線的中垂線過圓心圓周上兩條切線圓周上任意兩點連線的中垂線過圓心圓周上兩條切線夾角的平分線過圓心過切點作切線的垂線過圓心夾角的平分線過圓心過切點作切線的垂線過圓心1.如圖，虛線上方存在無窮大的磁場，一帶正電如圖，虛線上方存在無窮大的磁場，一帶正電的粒子質(zhì)量的粒子質(zhì)量m m、電量、電量q q、若它以速度、若它以速度v v沿與虛線成沿與虛線成30300 0、60600 0、90900 0、1201200 0、1501500 0、1801800 0角分別射入，請你作角分別射入，請你作出上述幾種情況下粒子的軌跡、并求其在磁場中出上述幾種情況下粒子的軌跡、并求其在磁場中運動的時間。運動的時間。有界磁場問題：入射角入射角300時時qBmqBmt3261入射角入射角1500時時qBmqBmt35265粒子在磁場中做圓周運動的對稱規(guī)律：粒子在磁場中做圓周運動的對稱規(guī)律：從同一直線邊界射入的粒子，從同一邊界射出時，從同一直線邊界射入的粒子，從同一邊界射出時，速度與邊界的夾角相等。速度與邊界的夾角相等。1 1、兩個對稱規(guī)律：、兩個對稱規(guī)律：臨界問題臨界問題例：長為例：長為L的水平極板間，有垂直紙面向內(nèi)的勻強磁的水平極板間，有垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場，如圖所示，磁感強度為場，如圖所示，磁感強度為B，板間距離也為，板間距離也為L，板，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，電量為，電量為q的帶正電粒子的帶正電粒子（不計重力），從左邊極板間中點處垂直磁感線以速（不計重力），從左邊極板間中點處垂直磁感線以速度度v水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是：的辦法是： （ ）A使粒子的速度使粒子的速度v5BqL/4mC使粒子的速度使粒子的速度vBqL/m D使粒子速度使粒子速度BqL/4mv5BqL/4m 練習、如圖所示，在半徑為練習、如圖所示，在半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，有一的圓形區(qū)域內(nèi)，有一個勻強磁場，一帶電粒子以速度個勻強磁場，一帶電粒子以速度v0從從M點沿半徑點沿半徑方向射入磁場區(qū)，并由方向射入磁場區(qū)，并由N點射出，點射出，O點為圓心，點為圓心，MON=120，求粒子在磁場區(qū)的偏轉(zhuǎn)半徑，求粒子在磁場區(qū)的偏轉(zhuǎn)半徑R及及在磁場區(qū)中的運動時間。（粒子重力不計）在磁場區(qū)中的運動時間。（粒子重力不計）