帶電粒子在勻強磁場中的運動習題課3334課件

帶電粒子在勻強磁場中的運動（2）V⊥B勻速圓周運動（1）V//B勻速直線運動課前導學帶電粒子在勻強磁場中的運動（2）V⊥B勻速圓周運動（1（1）圓心的確定質(zhì)疑討論一、如何確定帶電粒子圓周運動圓心O、半徑r和運動時間t（1）圓心的確定質(zhì)疑討論一、如何確定帶電粒子圓周運動圓心O、O已知帶電粒子經(jīng)過軌跡圓上兩點及其速度確定圓心

方法一：過兩點作速度的垂線，兩垂線交點即為圓心。ABVVO已知帶電粒子經(jīng)過軌跡圓上兩點及其速度確定圓心O例：質(zhì)量為m帶電量為e的電子垂直磁場方向從M點進入，從N點射出，如圖所示，磁感應強度為B，磁場寬度d，求粒子的初速度多大？MNVV300dBO例：質(zhì)量為m帶電量為e的電子垂直磁場方向從M點進入，從N點O已知帶電粒子經(jīng)過軌跡圓上兩點及一點的速度，確定圓心

方法二：過已知速度的點作速度的垂線和兩點連線的中垂線，兩垂線交點即為圓心。ABVO已知帶電粒子經(jīng)過軌跡圓上兩點及一點的速度，確定圓心（1）圓心的確定（2）半徑的確定（3）運動時間的確定：質(zhì)疑討論一、如何確定帶電粒子圓周運動圓心O、半徑r和運動時間t（1）圓心的確定（2）半徑的確定（3）運動時間的確定：質(zhì)疑討反饋矯正

問題1.如圖所示，在y＜0的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁場方向垂直于xy平面并指向紙里，磁感應強度為B.一帶負電的粒子（質(zhì)量為m、電荷量為q）以速度v0從O點射入磁場，入射方向在xy平面內(nèi)，與x軸正向的夾角為θ.求：（1）該粒子射出磁場的位置；（2）該粒子在磁場中運動的時間.（所受重力不計）θ反饋矯正問題1.如圖所示，在y＜0的區(qū)域內(nèi)存在勻強θθ質(zhì)疑討論二、粒子速度方向不變，速度大小變化

粒子運動軌跡的圓心都在垂直于初速度的直線上，速度增加時，軌道半徑隨著增加，尋找運動軌跡的臨界點質(zhì)疑討論二、粒子速度方向不變，速度大小變化粒子運動軌跡的返回問題變化１:(1)若速度方向不變,使速度的大小增大,則該粒子在磁場中運動時間是否變化?θ返回問題變化１:(1)若速度方向不變,使速度的大小增問題變化２:(2)若速度大小不變,速度方向改變,則軌跡圓的圓心的軌跡是什么曲線?問題變化２:(2)若速度大小不變,速度方向改變,則軌跡圓的圓質(zhì)疑討論此時由于速度大小不變，則所有粒子運動的軌道半徑相同，但不同粒子的圓心位置不同，其共同規(guī)律是：所有粒子的圓心都在以入射點為圓心，以軌道半徑為半徑的圓上，從而找出動圓的圓心軌跡，再確定運動軌跡的臨界點。三、粒子速度大小不變，速度方向變化質(zhì)疑討論此時由于速度大小不變，則所有粒子運動的軌道半徑相問題變化３：若磁場的下邊界為y=L則為使粒子能從磁場下邊界射出，則v0

至少多大？問題變化３：若磁場的下邊界為y=L則為使粒子帶電粒子在勻強磁場中的運動習題課3334課件質(zhì)疑討論帶電粒子的圓形軌跡與磁場邊界相切四、有界磁場的臨界條件質(zhì)疑討論帶電粒子的圓形軌跡與磁場邊界相切四、有界磁場的臨界條

問題2.在真空中半徑為r=3cm的圓形區(qū)域內(nèi)有一勻強磁場，B=0.2T,方向如圖示，一帶正電的粒子以速度v=1.2×106m/s的初速度從磁場邊界上的直徑ab一端的a點射入磁場，已知該粒子的荷質(zhì)比q/m=108C/kg，不計粒子重力，則粒子在磁場中運動的最長時間為多少?

ba6cm問題2.在真空中半徑為r=3cm的圓形區(qū)域內(nèi)有一勻強磁ba6cm返回ba6cm返回分析：ba6cmV以不同方向入射，以ab為弦的圓弧θ最大，時間最長.

圓周運動的半徑∴θ

=30°T=2πR/v∴t=T/6=5.2×10-8sR=mv/qB=10-8×1.2×106÷0.2=0.06m返回θ分析：ba6cmV以不同方向入射，以ab為弦的圓弧θ最大，時為，方向垂直紙面向外的勻強磁場．一質(zhì)量為m、電荷量為－問題3.

如圖3－6－14所示，在x軸上方有磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強磁場．x軸下方有磁感應強度大小q的帶電粒子(不計重力)，從x軸上O點以速度v0

垂直x軸向上射出．求：(1)射出之后經(jīng)多長時間粒子第二次到達x軸？(2)粒子第二次到達x軸時離O點的距離．圖3－6－14為，方向垂直紙面向外的勻強磁場．一質(zhì)量為m、電荷量四、霍爾效應

1879年霍耳發(fā)現(xiàn)，把一載流導體放在磁場中，如果磁場方向與電流方向垂直，則在與磁場和電流二者垂直的方向上出現(xiàn)橫向電勢差，這一現(xiàn)象稱之為霍耳現(xiàn)象。四、霍爾效應1879年霍耳發(fā)現(xiàn)，把一載流導體放在磁場四、霍爾效應如圖，導電板高度為b厚度為d放在垂直于它的磁場B中。當有電流I通過它時，由于磁場使導體內(nèi)移動的電荷發(fā)生偏轉，結果在A、A’

兩側分別聚集了正、負電荷，在導電板的A、A’

兩側會產(chǎn)生一個電勢差U。設導電板內(nèi)運動電荷的平均定向速率為v，它們在磁場中受到的洛侖茲力為：當導電板的A、A’

兩側產(chǎn)生電勢差后，運動電荷會受到電場力：導電板內(nèi)電流的微觀表達式為：由以上各式解得：其中叫霍爾系數(shù)四、霍爾效應如圖，導電板高度為b厚度為d放在垂直于北京正負電子對撞機：撞出物質(zhì)奧秘大科學裝置的存在和應用水平，是一個國家科學技術發(fā)展的具象。它如同一塊巨大的磁鐵，能夠集聚智慧，構成一個多學科陣地。作為典型的大科學裝置，北京正負電子對撞機的重大改造工程就是要再添磁力。

北京正負電子對撞機在我國大科學裝置工程中赫赫有名，為示范之作。1988年10月16日凌晨實現(xiàn)第一次對撞時，曾被形容為“我國繼原子彈、氫彈爆炸成功、人造衛(wèi)星上天之后，在高科技領域又一重大突破性成就”。北京正負對撞機重大改造工程的實施，將讓這一大科學裝置“升