带电粒子在磁场中的运动讲述.ppt

* 动态圆 带电粒子在匀强磁场中的圆周运动 1．如图所示，两水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，一束质子以大小不同的速率，沿图示方向垂直磁感线水平射入磁场，当速度为v1时质子恰好从上极板的左边界射出磁场，当速度为v2时质子恰好从上极板的右边界射出磁场，请作出这两种情况下质子的运动轨迹。 缩放圆 2．如图所示，宽2cm的有界匀强磁场的纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直纸面向内，现有一束质子从O点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为r=5 cm，请用作图法确定右边界上有质子射出的区域。 旋转圆 3．在半径为r的圆形区域内存在方向垂直于圆面指向纸外的匀强磁场，一质子以速度v0从磁场区域的一条直径AC 上的A 点射入磁场，其轨道半径也为r；另一质子从距直径AC的距离为x处的B点以相同的速度进入这一磁场，请作出这两个电子的运动轨迹。 平移圆 1、如图，在0≤x≤ a区域内存在与xOy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。在t＝0时刻，一位于坐标原点的粒子源在xOy平面内发射出大量同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与y轴正方向的夹角分布在0°～180°范围内。已知沿y轴正方向发射的粒子在t＝t0时刻刚好从磁场边界上P（ a，a）点离开磁场。求： （1）粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷q/m； ? （2）此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y轴正方向夹角的取值范围； ? （3）从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间 旋转圆 旋转圆 2、如图所示，在0≤x≤a、o≤y≤ a/2 范围内有垂直于xoy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。坐标原点O处有一个粒子源，在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，它们的速度大小相同，速度方向均在xoy平面内，与y轴正方向的夹角分布在0～90°范围内.己知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于a/2到a之间，从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一，求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的：(1)速度大小；(2)速度方向与y轴正方向夹角正弦。 3、如图（a）所示，左为某同学设想的粒子速度选择装置，由水平转轴及两个薄盘N1、N2构成，两盘面平行且与转轴垂直，相距为L，盘上各开一狭缝，两狭缝夹角可调如图（b）；右为水平放置的长为d的感光板，板的正上方有一匀强磁场，方向垂直纸面向外，磁感应强度为B.一小束速度不同、带正电的粒子沿水平方向射入N1，能通过N2的粒子经O点垂直进入磁场。 O到感光板的距离为d/2，粒子电荷量为q,质量为m，不计重力。（1）若两狭缝平行且盘静止如图（c），某一粒子进入磁场后，竖直向下打在感光板中心点M上，求该粒子在磁场中运动的时间t； （2）若两狭缝夹角为 ，盘匀速转动，转动方向如图（b）.要使穿过N1、N2的粒子均打到感光板P1P2连线上。试分析盘转动角速度的取值范围（设通过N1的所有粒子在盘转一圈的时间内都能到达N2）。 类型 一 电磁感应中的电压、电流问题 2.图中左边有一对平行金属板，两板相距为d，电压为U；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0，方向平行于板面并垂直于纸面朝里，图中右边有一边长为a的正三角形区域EFG(EF边与金属板垂直)，在此区域内及其边界上也有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面朝里．假设一系列电荷量为q的正离子沿平行于金属板面、垂直于磁场的方向射入金属板之间，沿同一方向射出金属板之间的区域，并经EF边中点H射入磁场区域，不计重力。（1）已知这些离子中的离子甲到达磁场边界EG后，从边界EF穿出磁场，求离子甲的质量。 （2）已知这些离子中的离子乙从EG边上的I点(图中未画出)穿出磁场，且GI长为 a，求离子乙的质量。 ?（3）若这些离子中的最轻离子的质量等于离子甲质量的一半，而离子乙的质量是最大的，问磁场边界上什么区域内可能有离子到达。 *