帶電粒子在電磁場(chǎng)中的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡分析課件新人教版選解讀

1、帶電粒子在電磁場(chǎng)中的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡分析帶電粒子在電、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)要受到電場(chǎng)力和洛侖 茲力的作用，電場(chǎng)力會(huì)改變粒子的速度大小和方向，而 洛侖茲力只能改變速度方向在電場(chǎng)力和洛侖茲力交替 作用下，粒子時(shí)而在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，時(shí)而進(jìn)入電場(chǎng)做 勻變速直線運(yùn)動(dòng)，時(shí)而進(jìn)入另一磁場(chǎng)，使軌道的圓心發(fā)生 變化或軌道的半徑發(fā)生改變這樣，粒子的運(yùn)動(dòng)就在不斷 地變化、不斷地重復(fù)進(jìn)行著。所以粒子在不同的電磁場(chǎng) 空間運(yùn)動(dòng)將會(huì)形成各式各樣復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。這些問(wèn)題中，有的圖形很復(fù)雜，有的過(guò)程很難分析，對(duì)平面幾何知識(shí)的要求很高，計(jì)算也比較復(fù)雜, 但是能夠很好地訓(xùn)練分析能力和數(shù)學(xué)計(jì)算能力 O O1.磁場(chǎng)+磁場(chǎng)例 1 1、 如圖所示，

2、 在邊界上方和下方分別有垂直紙面向里向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度都為 B B。一質(zhì)量為協(xié),電量為 g g 的負(fù)離子，以 速度從邊界上的 P P 點(diǎn)沿紙面且垂直于邊界向上射出。試分析離 子的運(yùn)動(dòng)情況，并畫出其運(yùn)動(dòng)軌跡；若將邊界上方磁場(chǎng)的磁感 應(yīng)強(qiáng)度的大不改為 2B,2B,方向改為向外，則情況又會(huì)如何？試計(jì)算 上面兩種條件下，粒子的運(yùn)動(dòng)周期 T T 及沿分界面推進(jìn)的平勻速度大 小，經(jīng)過(guò) n n 周期進(jìn)沿分界面推進(jìn)的距離。Q 出 曲斑卜主泊_ 解析：兩種情況的例 2 2、如圖所示，在半徑為 R R 的圓形區(qū)域內(nèi)外分別存在 著垂直紙面向里和向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度都為 BoBo 一質(zhì)量為 m m、電量

3、為 q q 的正離子，以速度過(guò) g 從邊 界上的 P P 點(diǎn)沿指向圓心 O O點(diǎn)的方向射入磁場(chǎng)。已知滿 足條你=壬，n、HBq試分析離子的運(yùn)動(dòng)情況，并畫出其運(yùn)動(dòng)軌跡；若將圓形區(qū)域外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 的大小改為 B3,B3,方向改為向外，則情況如何？xxXXBxxXX72.磁場(chǎng)+電場(chǎng)例 3 3、如圖所示，在 X X 軸上方有垂直于 XYXY 平面向里的 勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B,B,在 X X 軸下方有沿 Y Y 軸負(fù)方 向的勻強(qiáng)電場(chǎng)， 場(chǎng)強(qiáng)為E E。 將一質(zhì)量為 m,m,電量為 q q 的 負(fù)離子在 Y Y 軸上的 P P 點(diǎn)無(wú)初速釋放。已知 POPO 二 d d 試分 析離子的運(yùn)動(dòng)情況，并

4、畫出其運(yùn)動(dòng)軌跡。軌跡如圖XXXIf例 4 4、如圖所示，在半徑為巴的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直 于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B;B;在內(nèi)徑為 RiRi，外徑為 R?R?的環(huán)狀區(qū)域內(nèi)有指向圓心的輻向電 場(chǎng)。將一質(zhì)臺(tái)為加，電量為 g g 的正離子在外邊界上 的 P P 點(diǎn)無(wú)初速度釋放。已知內(nèi)外邊界之間的電勢(shì)差U U 滿足條件 U U = = 3qB2R2/2/n3qB2R2/2/n 試分析離子的運(yùn)動(dòng)情 況，并畫出其運(yùn)動(dòng)軌跡。軌跡如圖(c)例 5 5、如圖所示，在半徑為 R?R?的圓形區(qū)域外有垂直紙面 向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B B；在內(nèi)徑為 R R, ,外徑為 R?R?的環(huán)狀區(qū)域內(nèi)有北向圓心的

5、輻向電場(chǎng)。將一質(zhì)量為知內(nèi)外邊界之間的電勢(shì)差 U U 滿足條件 U U =qB=qB2 2R R2 22 2/2m./2m.試分 析離子的運(yùn)動(dòng)情況，并畫出其運(yùn)動(dòng)軌跡。m,m,電量為 q q 的正離子在內(nèi)邊界上的 P P 點(diǎn)無(wú)初速釋放。已軌跡如圖(c)3磁場(chǎng)+無(wú)場(chǎng)+磁場(chǎng)例 6 6、如圖 ）所示，在邊界 S S的上方和 S?S?的下方分別有 垂直紙面向里和向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度都為 B B。兩邊界之間的區(qū)域是無(wú)場(chǎng)區(qū)。一個(gè)質(zhì)量為加，電量為 Q Q 的負(fù)離子， 以速率從 S?S?邊界上的 P P 點(diǎn)沿紙面并垂直于 邊界向上射出。試分析離子的運(yùn)動(dòng)情況，并畫出其 運(yùn)動(dòng)軌跡。若將邊界 S S的上方的磁場(chǎng)的

6、磁感應(yīng)強(qiáng)度 大小改為 2B.2B.方向改為向外，則情況又會(huì)如何？p 2X- $- 6 S軌跡如圖例 7 7、如圖（）所示，在半徑為/?/?的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)和半 徑為的圓環(huán)區(qū)域外分別有垂直于紙面處外和向里的 勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為 2B2B 和 B B；在兩圓環(huán)之間 的區(qū)域是無(wú)場(chǎng)區(qū)。一質(zhì)量為加，電量為彳的正離子，以 速率從外邊界上的 P P 點(diǎn)沿指向圓心 O O 的方向射出。已 知 R R2 2=2R=2R1=1=Uivo/qB.Uivo/qB.試分析離子的運(yùn)動(dòng)情況，并 畫出其運(yùn)動(dòng)軌跡；若只將 R2R2 圓環(huán)區(qū)域外的磁場(chǎng)方向改為向外，則情況又會(huì)如何？4、電場(chǎng)+磁場(chǎng)+磁場(chǎng)例 8 8、如圖（）所示，

7、在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為 E,E,場(chǎng)區(qū)寬度為 L,L,水平方向足夠長(zhǎng)，緊接著電場(chǎng)的是兩 個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度都為 B B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。中間磁場(chǎng)間的寬度為. 一個(gè)質(zhì)量為電量為 g g 的帶正電粒子，其重力不計(jì)，從電 場(chǎng)的邊界 MNMN 上的 P P 點(diǎn)由靜止釋放經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入磁場(chǎng)。 已知滿足條件 d d 祐 mv/2qB.mv/2qB.（l l）試分析粒子的運(yùn)動(dòng)情況， 并畫出其運(yùn)動(dòng)軌跡；若只將上方磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度改 為 B/2,B/2,則情況又如何？x X X X xJ 汁 必耳匚仁匸匸匚伝(a)XXXX77X B XXXXxX打卡月、XXXXXXXX p XXXXXXXXX軌跡如圖軌跡如圖(b)(c)5、磁場(chǎng)+磁場(chǎng)+磁場(chǎng)例 9 9、如圖所示，空間分布著三個(gè)感應(yīng)強(qiáng)度分別為 B/2.B/2.B B、2B2B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，一個(gè)質(zhì)量為 m,m,電量為 q q 的帶正 電粒子，其重力不計(jì)，以速率從邊界上的