带电粒子在匀强磁场中运动讲课文档.ppt

带电粒子在匀强磁场中运动第一页，共十七页优选带电粒子在匀强磁场中运动第二页，共十七页四、电视显像管的工作原理四、电视显像管的工作原理 1 1、要是电子打在、要是电子打在A A点，偏转磁场应该点，偏转磁场应该沿什么方向？沿什么方向？垂直纸面向外垂直纸面向外2 2、要是电子打在、要是电子打在B B点，偏转磁场应点，偏转磁场应该沿什么方向？该沿什么方向？垂直纸面向里垂直纸面向里3 3、要是电子打从、要是电子打从B B点向点向A A 点逐渐移动，偏转磁场应该怎样点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？变化？先垂直纸面向里并逐渐减小，先垂直纸面向里并逐渐减小，然后垂直纸面向外并逐渐增大然后垂直纸面向外并逐渐增大第三页，共十七页一、一、 带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计）带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计）1、带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态？、带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态？ 匀速直线运动匀速直线运动2、带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态？、带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态？ 第四页，共十七页电子束的磁偏转电子束的磁偏转 图图2.4-2洛伦兹力演示仪洛伦兹力演示仪下图实验装置可以演示洛伦兹力的大小和方向。

它由一个球形下图实验装置可以演示洛伦兹力的大小和方向它由一个球形电子射线管和一组线圈组成通过改变电子枪两极间的电压可电子射线管和一组线圈组成通过改变电子枪两极间的电压可以改变电子的速度；通过改变线圈中电流的强弱可以改变磁感以改变电子的速度；通过改变线圈中电流的强弱可以改变磁感应强度的大小应强度的大小 第五页，共十七页在演示仪中可以观察到，没有磁场时，电子束是直进的，外加磁场后，电子束的径迹变成圆形磁场的强弱和电子的速度都能影响圆的半径电子束的磁偏转电子束的磁偏转 第六页，共十七页一、一、 带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计）带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计）1、带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态？、带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态？ 匀速直线运动匀速直线运动2、带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态？、带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态？ 匀速圆周运动匀速圆周运动 3、在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径r和周期和周期T，与速度，与速度v、磁场强度磁场强度B的关系？的关系？ 洛伦兹力提供向心力洛伦兹力提供向心力（1） 圆周运动的半径 （2） 圆周运动的周期第七页，共十七页。

已知氚核的质量约为质子的已知氚核的质量约为质子的3倍，带正电荷，电荷量为一个元倍，带正电荷，电荷量为一个元电荷；电荷；粒子即氦原子核，质量约为质子的粒子即氦原子核，质量约为质子的4倍，带正电荷，倍，带正电荷，电荷量为元电荷的电荷量为元电荷的2倍现在质子、氚核和倍现在质子、氚核和粒子在同一匀强粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动求以下情况下它们运动半径之比：磁场中做匀速圆周运动求以下情况下它们运动半径之比：（1）它们的速度大小相等）它们的速度大小相等（2）它们由静止经过相同的加速电场加速后进入磁场）它们由静止经过相同的加速电场加速后进入磁场第八页，共十七页 例：一个带负电粒子（质量为例：一个带负电粒子（质量为m，带电量，带电量q），以速），以速率率v在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁场中做逆时针圆周运的匀强磁场中做逆时针圆周运动（沿着纸面），则该匀强磁场的方向为垂直于纸动（沿着纸面），则该匀强磁场的方向为垂直于纸面向里还是向外？粒子运转所形成的环形电流的大面向里还是向外？粒子运转所形成的环形电流的大小为多大？小为多大？VF第九页，共十七页例例3：一束电子（电量为：一束电子（电量为e）以速度）以速度V0垂直射入磁感应强度垂直射入磁感应强度为为B，宽为，宽为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与电子原的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与电子原来入射方向成来入射方向成300角，求：电子的质量和穿过磁场的时间。

角，求：电子的质量和穿过磁场的时间Bv0e 30dm=2dBe/v0 t=d/3v0小结：小结：1.两洛伦两洛伦兹兹兹兹力的交点即圆心力的交点即圆心2.偏转角：初末速度的夹角偏转角：初末速度的夹角3.偏转角偏转角=圆心角圆心角穿过矩形磁场区的运动穿过矩形磁场区的运动r=2d=m v0/eBt=T/12 T=2m/qBrF洛F洛第十页，共十七页1 1、圆心的确定、圆心的确定（1 1）已知两个速度方向：）已知两个速度方向：找两条半径（垂直速度方向的两条直线）找两条半径（垂直速度方向的两条直线），其交点是圆心其交点是圆心2 2）已知入射方向和出射点的位置：）已知入射方向和出射点的位置：通过入射点作入射方向的垂线，连接入通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作中垂线，交点是圆心射点和出射点，作中垂线，交点是圆心 2、偏转角、偏转角=圆心角圆心角3 3、运动时间的确定：、运动时间的确定： 2关键：确定圆心、半径、圆心角关键：确定圆心、半径、圆心角ABO第十一页，共十七页 例例 ：如图所示，半径为如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子（不计重力），从里的匀强磁场，一个带电粒子（不计重力），从A点以速度点以速度v0垂直磁场方向射入磁场中，并从垂直磁场方向射入磁场中，并从B点射出，已知点射出，已知AOB=120，求，求该带电粒子在磁场中运动的时间。

该带电粒子在磁场中运动的时间ORr第十二页，共十七页三、有界磁场问题：OBSvP1.1.如图，虚线上方存在无穷大的磁场，一带如图，虚线上方存在无穷大的磁场，一带正电的粒子质量正电的粒子质量m m、电量、电量q q、若它以速度、若它以速度v v沿与沿与虚线成虚线成90900 0、30300 0、1501500 0、1801800 0角分别射入，请角分别射入，请你作出上述几种情况下粒子的轨迹、并求其你作出上述几种情况下粒子的轨迹、并求其在磁场中运动的时间在磁场中运动的时间B3006003006003000t=T/2t=T/2t=T/6t=T/6t=5T/6t=5T/6t=Tt=T300注意：对称性第十三页，共十七页带电粒子在匀强磁场中运动的多解问题：带电粒子在匀强磁场中运动的多解问题：m 如图所示，如图所示，M、N两板相距为两板相距为d，板长为，板长为5d，两板不带电，两板不带电，板间有垂直纸面的匀强磁场，一大群电子沿平行于板的方向从板间有垂直纸面的匀强磁场，一大群电子沿平行于板的方向从各处位置以速率各处位置以速率v0射入板间，为了使电子都不从板间穿出，射入板间，为了使电子都不从板间穿出，磁感应强度磁感应强度B的大小范围如何？（设电子质量为的大小范围如何？（设电子质量为m，电量为，电量为e，且，且N板接地）板接地）5d-d-第十四页，共十七页。

例：磁感应强度为例：磁感应强度为B的匀强磁场存在于半径为的匀强磁场存在于半径为R的圆形面内，方的圆形面内，方向如图所示，现有质量为向如图所示，现有质量为m，电量为，电量为+q的粒子从的粒子从O点对准面内点对准面内圆心圆心C射入磁场，为使粒子能重返射入磁场，为使粒子能重返O点，其入射速度点，其入射速度v0应满应满足什么条件？粒子返回足什么条件？粒子返回O点的最短时间点的最短时间t为多少？（设粒子与界为多少？（设粒子与界面碰撞无能量损失，且电量不变面碰撞无能量损失，且电量不变第十五页，共十七页1)若电子后来又经过若电子后来又经过D点，则电子的速度大小是多少？点，则电子的速度大小是多少？(2)电子从电子从C到到D经历的时间是多少？经历的时间是多少？(电子质量电子质量me=9.1 10-31kg，电量，电量e=1.6 10-19C)8.0106m/s 6.5 10-9s1、带电粒子在无界磁场中的运动、带电粒子在无界磁场中的运动例例1: 如图所示，在如图所示，在B=9.110-4T的匀的匀强磁场中，强磁场中，C、D是垂直于磁场方向的是垂直于磁场方向的同一平面上的两点，相距同一平面上的两点，相距d=0.05m。

在磁场中运动的电子经过在磁场中运动的电子经过C点时的速点时的速度方向与度方向与CD成成=300角，并与角，并与CD在在同一平面内，问：同一平面内，问：CDBv第十六页，共十七页例例2： 如图直线如图直线MN上方有磁感应强度为上方有磁感应强度为B的匀的匀强磁场正、负电子同时从同一点强磁场正、负电子同时从同一点O以与以与MN成成30角的同样速度角的同样速度v射入磁场（电子质量为射入磁场（电子质量为m，电，电荷为荷为e），它们从磁场中射出时相距多远？射出），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？的时间差是多少？MNBOv答案为射出点相距答案为射出点相距时间差为时间差为关键是找圆心、找半径和用对称关键是找圆心、找半径和用对称 2、带电粒子在半无界磁场中的运动、带电粒子在半无界磁场中的运动第十七页，共十七页。