帶電粒子在圓形邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)PPT課件_第1頁
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文檔簡介

. 1、帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡問題;2、微觀帶電粒子在一樣的強(qiáng)磁場中(忽略重力)粒子會(huì)做什么樣的運(yùn)動(dòng)? (1)無速度(2)有初速度V(V/B)(3)有初速度v (vb )、總是靜止,等速直線運(yùn)動(dòng)、復(fù)習(xí)思考、3、思考方法、1、向心中心2、設(shè)定半徑3、確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間,注意:用弧度表示,4、弦切角、偏轉(zhuǎn)角、旋轉(zhuǎn)角的關(guān)系, b .相對(duì)切弦角()相等,與相鄰的切弦角( )互補(bǔ),v a .粒子速度的偏轉(zhuǎn)角()等于旋轉(zhuǎn)角(),等于與AB弦形成切線的角(切弦角)的2倍例1以相同的速度v沿著紙面內(nèi)的各個(gè)方向,從小孔o(hù)入射到磁場區(qū)域,忽視重力,忽視粒子間的相互影響,下圖的斜線部分表示帶電粒子可能通過的區(qū)域,在此R=mv/qB .哪個(gè)圖正確? 1 .帶電粒子在單平面邊界磁場中的運(yùn)動(dòng),6,解:帶電量q的粒子以相同的速度v在紙面內(nèi)的所有方向上,從小孔o(hù)入射到磁場區(qū)域,R=mv/qB,各個(gè)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑相同,在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡的圓心以o為中心,以R=mv/qB為半徑1/由位于2圓弧上虛線表示的:的各粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,由實(shí)線表示的:的帶電粒子可能通過的區(qū)域的陰影部分如斜線所示,為2R、r、2R、m、n、o、7, 2 .帶電粒子在二平行平面邊界磁場中運(yùn)動(dòng),速度較小時(shí),進(jìn)行半圓運(yùn)動(dòng)從原邊界飛出速度增加到某個(gè)閾值時(shí),粒子作為部分圓運(yùn)動(dòng),其軌跡與其他邊界相接速度較大時(shí),粒子進(jìn)行部分圓運(yùn)動(dòng)后,從其他邊界飛出,b、p、s、q、p、 q、q、速度較小時(shí),進(jìn)行圓運(yùn)動(dòng)通過入射點(diǎn)速度增加到某個(gè)閾值時(shí),粒子進(jìn)行圓運(yùn)動(dòng),其軌跡與其他邊界相接速度較大時(shí),粒子進(jìn)行部分圓運(yùn)動(dòng)后從其他邊界飛出,圓心位于與過入射點(diǎn)和速度方向垂直的直線上, 圓心位于與過入射點(diǎn)和邊界垂直的直線上,圓心積累在磁場的原邊界上,在某種程度上變質(zhì),出現(xiàn)臨界狀態(tài),p、速度較小,圓弧運(yùn)動(dòng)后從原邊界跳出的速度增加到某個(gè)閾值時(shí), 粒子作為部分圓運(yùn)動(dòng),其軌跡與其他邊界相接速度大時(shí),粒子部分圓運(yùn)動(dòng),從其他邊界飛出,在8、例2 .真空中的寬度d的區(qū)域有均勻的強(qiáng)磁場b,質(zhì)量m、電量e、速度v的電子從邊界CD的外側(cè)垂直入射到磁場,入射方向與CD的角度, 為了使電子能夠從磁場的相反側(cè)的邊界EF放出,v應(yīng)該滿足的條件是a.v EBD/m (1sin) b.v EBD/m (1cos) c.v EBD/msind.v EBD/mcos,c,e,f,d,b,b, 認(rèn)為從EF發(fā)射的電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間是多少,9,3 .帶電粒子在矩形邊界磁場中的運(yùn)動(dòng),o,b,、中心位于磁場原邊界上,中心位于垂直于過入射點(diǎn)和速度方向的直線上, 速度小時(shí),粒子進(jìn)行半圓運(yùn)動(dòng),從原邊界飛出速度在某個(gè)范圍內(nèi)時(shí),從側(cè)面邊界飛出速度大時(shí),粒子部分進(jìn)行圓運(yùn)動(dòng),從相反側(cè)的邊界飛出。 速度小時(shí)粒子做部分圓運(yùn)動(dòng),從原邊界飛出速度在一定范圍內(nèi)從上側(cè)邊界飛出速度大時(shí)粒子做部分圓運(yùn)動(dòng),從右側(cè)面邊界飛出速度變大時(shí)粒子做部分圓運(yùn)動(dòng),從下側(cè)面邊界飛出。 另外,當(dāng)量積蓄一定程度而變質(zhì),成為臨界狀態(tài)(軌跡與邊界相接)時(shí),如圖10、例3 .圖所示,朝向與充分長的矩形區(qū)域abcd內(nèi)垂直的紙面,充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的均勻的強(qiáng)磁場,與ad邊的中點(diǎn)o方向垂直的磁場入射到速度方向與ad邊的角度=300、大小為v0的帶電粒子上, 已知粒子的質(zhì)量為m,電量為q,ab邊足夠長,ad邊為l,粒子的重力被忽略。求出:粒子能夠從ab邊發(fā)射磁場的v0的大小范圍。11,b, 13例4 .在圓形區(qū)域內(nèi)存在與紙面垂直的半徑r的均勻的強(qiáng)磁場,磁靈敏度為b。當(dāng)前,電量q、質(zhì)量m的正離子從a點(diǎn)沿著圓形區(qū)域的直徑入射,將正離子離開磁場區(qū)域的方向與入射方向的角度設(shè)為600,求出該離子在磁場區(qū)域內(nèi)飛行的時(shí)間和射出的位置在垂直于、P(xy )、y、x、o、14、1 .圓形區(qū)域內(nèi)的紙面內(nèi)存在均勻的強(qiáng)磁場。 從磁場的邊緣a點(diǎn)向半徑方向照射人的速度不同的質(zhì)子。 分析這些質(zhì)子在磁場中的運(yùn)動(dòng)狀況可知,正確地說,a .運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長,通過磁場中的距離越長,b .運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短,其速度越大,c .磁場中的偏轉(zhuǎn)角越小,運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短,d .所有質(zhì)子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等,BC,15, 半徑越大,偏轉(zhuǎn)角越小,中心角與偏轉(zhuǎn)角相等,在O1,O2,O3,O4,16,2 .直角坐標(biāo)系xOy中有半徑為r的圓形磁場區(qū)域,磁靈敏度指b,磁場方向垂直xOy平面指紙內(nèi),該區(qū)域的中心坐標(biāo)為(r,0 )。 如圖所示,質(zhì)量m、帶電量-q的離子在靜止的強(qiáng)電場下加速后,磁場從點(diǎn)(0、R/2 )向x軸正方向進(jìn)入,離子入射后到出射磁場通過該磁場的最大距離不受重力的影響。 求:在磁場領(lǐng)域離子經(jīng)歷的時(shí)間。 加速電場的加速電壓。 在以、O1、r、r、17、3、中心為o、半徑為r的圓形區(qū)域中存在磁強(qiáng)度為b、方向垂直于紙面的均勻強(qiáng)度的磁場,存在與距區(qū)域端部最短距離l的o 垂直配置的屏幕MN,現(xiàn)在,質(zhì)量m的電子以速度v從左側(cè)向oo 方向垂直入射磁場, 若求出超越磁場而碰到屏幕上的p點(diǎn)的op的長度和電子通過磁場的時(shí)間,則18、19、4.(2004全國三)均勻磁場的磁場方向與xy平面垂直,在xy平面上,磁場分布在以o為中心的圓形區(qū)域內(nèi)。 質(zhì)量m、電荷量q的帶電粒子從原點(diǎn)o開始運(yùn)動(dòng),初速為v,方向?yàn)閤的正方向。 之后,粒子通過y軸上的p點(diǎn),此時(shí)的速度方向與y軸所成的角度為300,從p到o的距離為l,如圖所示,沒有重力的影響。 如圖所示,磁場的電感強(qiáng)度b的大小與xy平面上的磁場區(qū)域的半徑r .r,r,a,r,解:20,5 .質(zhì)量m、電量q的正離子在小孔s中朝向中心o以速度v入射到半徑r的絕緣圓筒上。 存在于垂直于圓筒內(nèi)的紙面內(nèi)的均勻的強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為b。 為了使帶電粒子多次撞擊圓筒內(nèi)壁后也能從a點(diǎn)射出,求出正離子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t,假設(shè)粒子撞擊圓筒內(nèi)壁時(shí)能量和電力沒有損失,忽略粒子的重力。 解:粒子是圓筒與n (n=2,3,4 )次圓筒碰撞從原來的孔射出,在圓筒磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡呈n 1段對(duì)稱分布的圓弧,各圓弧的中心角是正離子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,為21,22, 6 .如圖所示,半徑為r的圓筒內(nèi)存在均勻的強(qiáng)磁場,質(zhì)量為m、帶電量為q的正離子以速度v0向中心入射小孔s,施加的磁感應(yīng)強(qiáng)度如何使該粒子最短(沖擊時(shí)的電量和動(dòng)能都不損失),解3:粒子為n=2,解3360粒子當(dāng)發(fā)生最小碰撞次數(shù)n=2時(shí),如果發(fā)生23,碰撞次數(shù)n=3,則碰撞次數(shù)越多,時(shí)間越長,因此,當(dāng)發(fā)生n=2時(shí),時(shí)間變得最短,24思考:在碰撞次數(shù)n=2時(shí),求出粒子在磁場中

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