q、重力不计的带电粒子.ppt

* 授课教师 马少红 2011高考复习·物理 带电粒子在电磁场中的运动 1、如图所示，两平行金属板A、B长度为l，直流电源能提供的最大电压为U，位于极板左侧中央的粒子源可以沿水平方向向右连续发射质量为m、电荷量为－q、重力不计的带电粒子，射入 板间的粒子速度均为。在极板右侧有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，分布在环带区域中，该环带的内外圆的圆心与两板问的中心重合于O点，环带的内圆半径为R1。当变阻器滑动触头滑至b点时，带电粒子恰能从右侧极板边缘射向右侧磁场。 （1）问从板间右侧射出的粒子速度的最大值是多少? （2）若粒子射出电场时，速度的反向延长线与所在直线交于点，试证明点与极板右端边缘的水平距离x＝L/2，即与O重合，所有粒子都好像从两板的中心射出一样； （3）为使粒子不从磁场右侧穿出，求环带磁场的最小宽度d。 提示与思路 练一练：一个质量为m，电荷量为q的带负电的带电粒子，从A点射入宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场，MN、PQ为该磁场的边缘，磁感线垂直于纸面向里.带电粒子射入时的初速度与PQ成45°角，且粒子恰好没有从MN射出，如图所示. （1）求该带电粒子的初速度v0. （2）求该带电粒子从PQ边界射出的射出点到A点的距离x. 提示与思路 2、如图所示，空间某平面内有一条折线是磁场的分界线，在折线的两侧分布着方向相反、与平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小都为B。折线的顶角∠A＝90°，P、Q是折线上的两点， AP=AQ=L。现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿PQ方向射出，不计微粒的重力。 Q v P B B A （1）若P、Q间外加一与磁场方向垂直的匀强电场，能使速度为v0射出的微粒沿PQ直线运动到Q点，则场强为多大？ （2）撤去电场，为使微粒从P点射出后，途经折线的顶点A而到达Q点，求初速度v应满足什么条件？ （3）求第（2）中微粒从P点到达Q点所用的时间。 Q v P B B A 提示与思路 Q v P B B A 结果:（1） E=v0B （n=1,2,3…） （2） （n=2，4，6…） 当n取偶数时 （n=1，3，5，…） ⑶ 当n取奇数时 3、如图所示,在坐标系xOy中, x0的区域空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场，x0的区域空间存在着电场强度大小E= 、方向未知的匀强电场．现有一质量为m、带电荷量为－q的微粒(重力不计)，自坐标原点O以初速度v0沿与x轴负方向成450角垂直射入磁场，经过y轴上的P(0,－L)点射入电场区域， 微粒进入电场后,在电场力的作用下又经P(0,－L)点返回磁场区域,经一段时间后微粒再次离开磁场进入电场.求: （1）磁感应强度B的大小和匀强电场的方向;（2）带电微粒自原点射出,离开原点后第四次过y轴时经历的时间。 x′ y′ 提示与思路 练一练：如图,在xOy平面第一象限有一匀强电场,电场方向平行y轴向下.在第四象限内存在一有界匀强磁场,左边界为y轴,右边界为的直线.磁场方向垂直纸面向外.一质量为m、带电量为q的正粒子从y轴上P点以初速度v0垂直y轴射入匀强电场,在电场力作用下从x轴上Q点以与x轴正方向45°角进入匀强磁场．已知OQ＝L,不计粒子重力．求： （1）P与O点的距离； （2）要使粒子能再进入电场,磁感应强度B的范围； （3）要使粒子能第二次进入磁场,磁感应强度B的范围. 提示与思路 4、提示与思路 练一练：如图甲所示，竖直面MN的左侧空间存在竖直向上的匀强电场（上、下及左侧无边界）．一个质量为m、电荷量为q的可视为质点的带正电的小球，以大小为v0的速度垂直于竖直面MN向右做直线运动．小球在t＝0时刻通过电场中的P点，为使小球能在以后的运动中竖直向下通过D点（P、D间距为L，且它们的连线垂直于竖直平面MN，D到竖直面MN的距离DQ等于L/π），经过研究，可以在电场所在的空间叠加如图乙所示的随时间周期性变化的、垂直于纸面向里的磁场．（g＝10m/s2），求： （1）场强E的大小； （2）如果磁感应强度B0为已知量，试推出满足条件t1的表达式； （3）进一步的研究表明，竖直向下的通过D点的小球将做周期性运动．则当小球运动的周期最大时，求出磁感应强度B0及运动的最大周期T的大小，并在图中定性地画出小球运动一个周期的轨迹．（只需要画出一种可能的情况） 提示与思路 *