帶電粒子在磁場中的運(yùn)動 1

1、 ,第六節(jié) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動,-q,f總是與速度方向垂直，不改變速度的大小，只改變速度的方向。,帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動,1、帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的軌道半徑,2、帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期,3.洛倫茲力應(yīng)用,回旋加速器,即T電=,【例】一個回旋加速器，當(dāng)外加電場的頻率一定時，可以把質(zhì)子的速率加速到v，質(zhì)子所能獲得的能量為E，則： 這一回旋加速器加速粒子的磁感應(yīng)強(qiáng)度跟加速質(zhì)子的磁感應(yīng)強(qiáng)度之比為？ 這一回旋加速器能把粒子加速到多大的速度？ 這一回旋加速器能把粒子加速到多大的能量？,帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動,【例1】 如圖直線MN上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。一個電子從A點(diǎn)以

2、速度v垂直射入磁場（電子質(zhì)量為m，電荷為e），則其射出時距A點(diǎn)多遠(yuǎn)？在A點(diǎn)的左側(cè)還是右側(cè)？電子在磁場中運(yùn)動了多長時間？,【例2】 如圖直線MN上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。正、負(fù)電子同時從同一點(diǎn)O以與MN成30角的同樣速度v射入 磁場（電子質(zhì)量為m， 電荷為e），它們從磁 場中射出時相距多遠(yuǎn)？ 射出的時間差是多少？,帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動,【例3】如圖所示，一束電子（電量為e）以速度v垂直射入磁感強(qiáng)度為B，寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，穿透磁場時速度方向與電子原來入射方向的夾角是30，則電子的質(zhì)量是 ，穿透磁場的時間 。,帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動,【例4】長為L的水平極板間，有垂直紙面向內(nèi)的勻

3、強(qiáng)磁場，如圖所示，磁感強(qiáng)度為B，板間距離也為L，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子（不計重力），從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線以速度v水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是： A使粒子的速度v5BqL/4m； C使粒子的速度vBqL/m； D使粒子速度BqL/4mv5BqL/4m。,帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動,注意：由對稱性，射出線的反向延長線必過磁場圓的圓心。,【例5】在以O(shè)為圓心，半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，一個帶正電的粒子（不計重力）從A點(diǎn)以速度v0垂直磁場方向正對磁場圓心0點(diǎn)射入磁場中，從C點(diǎn)射出。已知AOC1200，則該帶電粒子在磁場中運(yùn)

4、動的時間為多少？,帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動,（1）畫出圓，確定圓心,總結(jié)：,（2）畫出半徑，由平面幾何知識求出半徑,（3）由圓心角求磁場中運(yùn)動的時間。,（4）注意對稱性。,找圓心，求半徑,帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動,如圖，在平行金屬板間有相互垂直的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場， 已知磁感強(qiáng)度B1.010-2T， 電場強(qiáng)度E2102N/C, 若電子以v2104m/s的速度沿平行于極板方向進(jìn)入極板間，將做什么運(yùn)動？,速度選擇器,帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動,【例1】 某帶電粒子從圖中速度選擇器左端由中點(diǎn)O以速度v0向右射去，從右端中心a下方的b點(diǎn)以速度v1射出；若增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B，該粒子將打到a點(diǎn)上方的c點(diǎn)，

5、且有ac=ab，則該粒子帶_電；第二次射出時的速度為_。,帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動,帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動,磁流體發(fā)電機(jī),B,E,等離子體,霍爾效應(yīng),帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動,【例2】 如圖所示，一個帶電粒子兩次以同樣的垂直于場線的初速度v0分別穿越勻強(qiáng)電場區(qū)和勻強(qiáng)磁場區(qū)， 場區(qū)的寬度均為L偏轉(zhuǎn)角度均為，求EB,帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動,【例3】 一個帶電微粒在圖示的正交勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動。則該帶電微粒必然帶_，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)開。若已知圓半徑為r，電場強(qiáng)度為E磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則線速度為_。,帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動,【例4】質(zhì)量為m帶電量為q的小球套在豎直放置的絕緣桿上，球與桿間的動摩擦因數(shù)為。勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場的方向如圖所示，電場強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。小球由靜止釋放后沿桿下滑。設(shè)桿足夠長，電場和磁場也足夠大， 求運(yùn)動過程中小球的最大加速度和最大速度。,帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動,總結(jié)： 處理復(fù)合場問題的方法：,對電荷進(jìn)行全面細(xì)致的受力分析，注意受力分析的順序、洛侖茲力的方向永遠(yuǎn)與速度垂直、運(yùn)動的受力的制約作用。,受力,運(yùn)動,真空室中存在勻強(qiáng)磁場，其方向垂直于紙面向里，B=0.6T。磁場內(nèi)有一塊足夠大的平面感光板ab，板面與磁場方向平行。在距ab的距離L=16cm處，有一點(diǎn)狀放射源，它向各個