高中物理带电粒子在有界磁场中运动轨迹专题资料.ppt

练习2 如图所示，两个匀强磁场横截面分别为圆和正方形，但磁感应强度均相同，圆的直径D等于正方形的边长，两个电子以相同的速度分别飞入两个磁场区域，速度方向均与磁场方向垂直．进入圆形区域的电子速度方向对准了圆心，进入正方形区域的电子是沿一边的中点且垂直于边界线进入的，则(　 　) A．两个电子在磁场中运动的半径一定相同 B．两电子在磁场中运动的时间有可能相同 C．进入圆形区域的电子一定先飞离磁场 D．进入圆形区域的电子一定不会后飞离磁场 ABD 练习3.如图所示，L1和L2为两条平行的虚线，L1上方和L2下方都是垂直纸面向外的磁感应强度相同的匀强磁场，A、B两点都在L1上．带电粒子从A点以初速v斜向下与L1成45°角射出，经过偏转后正好过B点，经过B点时速度方向也斜向下，且方向与A点方向相同．不计重力影响，下列说法中正确的是(　　) A．该粒子一定带正电 B．该粒子一定带负电 C．若将带电粒子在A点时初速度变大(方向不变)，它仍能经过B点 D．若将带电粒子在A点时初速度变小(方向不变)，它不能经过B点 C * * C3 * 磁场对运动电荷的作用——带电粒子在有界磁场中的运动 带电粒子在匀强磁场中 （不计重力），粒子将做怎样的运动？ （1）无速度 （2）有初速度V（V//B） （3）有初速度V（ v⊥B） 始终静止 匀速直线运动 匀速圆周运动 解题思路 1、画轨迹 2、找圆心 3、定半径 4、求时间 注意：θ用弧度表示 几何法求半径（勾股定理、三角函数） 向心力公式求半径（R= mv/qB） 利用v⊥R 利用弦的中垂线 两条切线夹角的平分线过圆心 ν F ． 问题1：带电粒子从某一点以速度方向不变、速度也大小地射入匀强磁场 问题2：空间有一放射源S，向个方向放出电荷量为q，质量为m的正离子，速度大小均为v（只分析平面内运动），放射源S区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。 思考：不同方向V形成的轨迹圆有何特点？ s s 特点： (1)每个带电粒子的圆轨迹半径相等，周期相等; (2)轨迹圆的圆心分布在以粒子源为圆心，R为半径的一个圆周上。 (3)所有轨迹圆都相切与S点。 试画出如图所示v方向形成的轨迹圆。 A V 2V 3V 4V 问题3 带电粒子从某一点以速度方向不变而大小在改变射入匀强磁场 例1.直线OP与x轴正方向的夹角为30°，第一象限内有两 个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，直线OP是它们的边界，OP上方区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B.一质量为m，电荷量为q的质子(不计重力)以速度v从O点沿与OP成30°角的方向垂直磁场进入区域Ⅰ，质子先后通过磁场区域Ⅰ和Ⅱ后，恰好垂直打在x轴上的Q点(图中未画出)，试求： (1)离开区域Ⅰ时，速度的大小和方向； (2)区域Ⅱ中磁场的磁感应强度大小； (3)Q点的坐标． 一．带电粒子在单直线边界磁场中的运动（直进直出，斜进斜出，进出对称） 练习．如图,在一水平放置的平板MN上方有匀强磁场,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于纸面向里,许多质量为m,带电量为+q的粒子,以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向,由小孔O射入磁场区域,不计重力,不计粒子间的相互影响.下列图中阴影部分表示带 电粒子可能经过的区域,其中R=mv/qB. 哪个图是正确的? M N B O 2R R 2R M N O 2R R 2R M N O 2R 2R 2R M N O R 2R 2R M N O D. A. B. C. 解： 带电量为+q的粒子,以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向,由小孔O射入磁场区域,由R=mv/qB,各个粒子在磁场中运动的半径均相同, 在磁场中运动的轨迹圆圆心是在以O为圆心、以R=mv/qB为半径的1/2圆弧上,如图虚线示:各粒子的运动轨迹如图实线示:带电粒子可能经过的区域阴影部分如图斜线示 2R R 2R M N O 二．带电粒子在平行直线边界磁场中的运动 S B P S S Q P Q Q 圆心在过入射点跟跟速度方向垂直的直线上 圆心在过入射点跟边界垂直的直线上 圆心在磁场原边界上 P 例2．在真空中宽ｄ的区域内有匀强磁场Ｂ，质量为ｍ，电量为e，速率为ｖ的电子从边界ＣＤ外侧垂直射入磁场，入射方向与ＣＤ夹角θ，为了使电子能从磁场的另一侧边界ＥＦ射出，ｖ应满足的条件是： Ａ.v＞eBd/m（1+sinθ） Ｂ.v＞eBd/m（1+cosθ） Ｃ.v＞ eBd/msinθ Ｄ.v＜ eBd/mcosθ C E F D B O ． θ B 思考：能从EF射出，求电子在磁场中运动的最长时间是多长？ 三．带电粒子在矩形边界磁场中的运动 o B d a b c θ B