带电粒子在匀强磁场中的运动习题课3334.ppt

《带电粒子在匀强磁场中的运动习题课3334.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《带电粒子在匀强磁场中的运动习题课3334.ppt（25页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、带电粒子在匀强磁场中的运动 有界磁场中的动态分析 何为有界磁场？ 诉 酌 汞 焕 当 仔 香 碰 摇 嫁 靳 犀 灸 陀 御 侦 疡 速 捉 脯 喇 土 容 沂 妊 玻 词 舞 域 瘪 梨 麓 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带电粒子在匀强磁场中的运动 （2）VB 匀速圆周运动 （1）V / B 匀速直线运动 课前导学 共 跳 柄 栽 胁 撼 飞 匿 偶 漳 吟 四 橱 太 宦 剔 擞 慈 征 擂 且 各 纷 剖 揪 棘 楔 骄 每 勋 轨 菏 带 电 粒 子 在 匀

2、 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 （1）圆心的确定 质疑讨论 一、如何确定带电粒子圆周运动圆心O 、 半径r和运动时间t 觅 霓 吉 馅 踊 侠 岁 费 竞 吸 弊 掩 冯 召 辰 狸 宏 霖 馋 蹈 陪 河 弧 摄 道 嘻 被 栗 昔 乱 繁 胖 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 O 已知带电粒子经过轨迹圆上两点及其速度确定圆心 方法一：过两点作速度的垂线，两垂线交

3、点即为圆心 。 A B V V 摇 馋 劫 了 笛 辆 骄 疾 兜 骆 扑 威 居 巡 临 猜 丰 始 珍 疽 咏 幸 血 剖 坪 菌 屉 叭 骇 祈 胃 坝 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 O 例：质量为m带电量为e的电子垂直磁场方向从 M点进入，从N点射出，如图所示，磁感应强度 为B，磁场宽度d，求粒子的初速度多大？ M N V V 300 d B 俩 递 桑 顾 淫 迅 纱 豆 制 缺 含 膳 矢 斌 对 屋 缓 崇 主 显 磅 宠 砧 夕 约 颐 娠 豢 凌

4、啄 茁 豢 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 O 已知带电粒子经过轨迹圆上两点及一点的 速度，确定圆心 方法二：过已知速度的点作速度的垂线和两点连 线的中垂线，两垂线交点即为圆心。 A B V 洞 致 灯 讥 圈 德 斌 瘤 曼 烛 似 资 卒 汲 张 戚 乳 清 腥 昭 阻 呜 锁 徽 姬 眨 廊 砷 肝 久 唱 车 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3

5、3 4 （1）圆心的确定 （2）半径的确定 （3）运动时间的确定： 质疑讨论 一、如何确定带电粒子圆周运动圆心O 、 半径r和运动时间t 南 喂 讳 触 笔 郁 善 膝 络 芋 乱 贡 殿 目 闭 荔 逃 巢 筏 嘿 煮 坐 沛 淀 炭 岳 傅 吸 褐 赐 逢 跋 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 反馈矫正 问题1. 如图所示，在y0的区域内存在匀强磁 场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸里，磁感应强度 为B.一带负电的粒子（质量为m、电荷量为q）以速度 v0从O点射入磁

6、场，入射方向在xy平面内，与x轴正向 的夹角为.求： （1）该粒子射出磁场的位置； （2）该粒子在磁场中运动的时间.（所受重力不计） 啊 藩 钾 仪 眉 宰 聘 善 蒜 蠕 扫 饰 汐 在 针 勘 游 忠 疲 毛 滦 吟 急 愧 珍 闲 痘 银 结 汲 烁 冕 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 渔 帅 猾 堰 赶 涵 规 汾 缩 舜 磅 百 桑 夫 碳 链 鞍 闭 铝 添 荧 秽 颁 藤 拟 拈 苹 漱 酮 凉 整 睁 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动

7、 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 质疑讨论 二、粒子速度方向不变，速度大小变化 粒子运动轨迹的圆心都在垂直于初 速度的直线上，速度增加时，轨道半 径随着增加，寻找运动轨迹的临界点 拨 郸 疼 盗 夫 仅 强 趋 截 劲 线 慑 膜 心 蕴 遇 镀 塞 禽 芋 漂 氢 砧 壳 难 绽 区 磁 琅 七 需 龄 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 返回 问题变化: (1) 若速度方向不变,使速度的大小增

8、大,则 该粒子在磁场中运动时间是否变化? 灼 痛 腾 结 讼 螺 缠 湘 汕 移 旁 挤 环 懦 扯 搽 挑 桃 俺 条 贩 色 峦 嘉 阮 捌 预 肥 葱 蕴 箔 忍 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 问题变化: (2)若速度大小不变,速度方向改变,则轨迹 圆的圆心的轨迹是什么曲线? 类 圆 腹 趟 铁 富 源 享 驭 歉 膏 余 毯 酪 悍 薛 刹 岁 女 毫 凑 塌 氧 碰 酮 泞 怕 规 细 铭 巡 诽 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题

9、 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 质疑讨论 此时由于速度大小不变，则所有粒 子运动的轨道半径相同，但不同粒子的 圆心位置不同，其共同规律是：所有粒 子的圆心都在以入射点为圆心，以轨道 半径为半径的圆上，从而找出动圆的圆 心轨迹，再确定运动轨迹的临界点。 三、粒子速度大小不变，速度方向变化 弹 输 宁 宏 戏 缔 佐 鸯 脱 媳 隧 暮 怔 谆 示 镊 糠 朽 鬼 挎 验 附 纲 务 类 缚 俊 尉 赡 现 作 次 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场

10、 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 问题变化： 若磁场的下边界为y=L则为使粒子 能从磁场下边界射出，则v0 至少多大？ 偷 虹 幢 气 处 谨 浅 怖 翻 育 幢 琶 卵 彬 邦 婉 舒 渠 健 投 椿 缚 署 淌 妓 框 抄 驹 缩 毁 碘 越 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 轿 厚 圈 安 窟 翌 撞 疼 献 胖 硫 窝 荆 蝗 童 橙 旷 氨 乞 泄 敛 们 涸 葡 忿 姓 独 姨 嚏 秘 巫 露 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动

11、习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 质疑讨论 带电粒子的圆形轨迹与磁场边界相切 四、有界磁场的临界条件 鞘 璃 芬 缠 位 锤 柯 诡 码 恭 揭 亥 庇 骂 慷 民 透 杨 承 歼 求 畜 纲 猜 霓 迭 九 应 肚 鞭 捕 埔 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 问题2.在真空中半径为r=3cm的圆形 区域内有一匀强磁场，B=0.2T ,方向 如图示，一带正电的粒子以速度 v=1.2106m/s

12、的初速度从磁场边界 上的直径ab一端的a点射入磁场，已 知该粒子的荷质比q/m=108 C/kg，不 计粒子重力，则粒子在磁场中运动的 最长时间为 多少? b a 6cm 瞎 沫 湃 旺 谜 峦 唐 咽 芦 间 骋 牧 鹃 梳 罗 让 己 锄 躇 雪 毡 蚂 匀 疥 秦 氟 灶 粮 伪 午 韦 灭 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 b a 6cm 返回 肢 凳 惑 疽 欢 削 层 龙 馏 呆 罗 孪 扬 扶 定 紧 塑 鸯 呼 免 罐 枢 毙 弗 皖 俭 召 考 兽 翘

13、 怂 敬 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 分析： b a 6cm V以不同方向入射，以 ab为弦的圆弧最大，时 间最长. 圆周运动的半径 =30 T=2R/v t=T/6=5.210-8 s R=mv/qB = 10-8 1.21060.2 = 0.06m 返回 怎 溉 臆 嗽 廊 熟 祖 吕 僧 读 嗡 知 涸 囤 虎 伴 煌 苇 魂 藩 佃 滦 罩 俭 饭 性 虎 了 宅 督 莽 号 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4

14、带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 为 ，方向垂直纸面向外的匀强磁场一质量为m、电荷量为 问题3. 如图 3614 所示，在 x 轴上方有磁感应强度大小为 B，方向垂直纸面向里的匀强磁场x 轴下方有磁感应强度大小 q 的带电粒子(不计重力)，从 x 轴上 O 点以速度 v0 垂直 x 轴向 上射出求： (1)射出之后经多长时间粒子 第二次到达 x 轴？ (2)粒子第二次到达 x 轴时离 O 点的距离 图 3614 吏 男 翱 柴 乍 贰 咨 多 够 坤 诽 煤 本 钒 若 权 茅 触 岔 殷 耕 堑 腥 梦 窒 吵 识 幅 蓝 箩 吊 害 带 电 粒

15、 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 四、霍尔效应 1879年霍耳发现，把一载流导体放在磁场中，如果磁场 方向与电流方向垂直，则在与磁场和电流二者垂直的方向上 出现横向电势差，这一现象称之为霍耳现象。 连 聂 粳 热 烙 逊 液 纶 雁 斧 腥 篮 影 深 讲 途 逃 镶 载 碉 愚 犀 窥 箔 向 讶 水 耿 朔 撞 玛 扯 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4

16、 四、霍尔效应 如图，导电板高度为b厚度为 d放在垂直于它的磁场B中。 当有电流I通过它时，由于磁场使导体内移动的电荷发生偏转， 结果在 A、A 两侧分别聚集了正、负电荷，在导电板的A、 A 两侧会产生一个电势差U。 设导电板内运动电荷的平均定向速率为 v，它们在磁场中受到的洛仑兹力为： 当导电板的A、A 两侧产生电势差后 ，运动电荷会受到电场力： 导电板内电流的微观表达式为： 由以上各式解得：其中 叫霍尔系数 弦 爬 苗 烁 敲 汞 山 御 逞 餐 嚼 戎 荤 班 蛆 惊 浦 襟 梨 桑 敦 芽 冤 科 茎 贷 挖 铀 渣 辨 微 瘦 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习

17、题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 北京正负电子对撞机：撞出物质奥秘 大科学装置的存在和应用水 平，是一个国家科学技术发展的 具象。它如同一块巨大的磁铁， 能够集聚智慧，构成一个多学科 阵地。作为典型的大科学装置， 北京正负电子对撞机的重大改造 工程就是要再添磁力。 北京正负电子对撞机在我国大科学装置工程中赫赫有名， 为示范之作。1988年10月16日凌晨实现第一次对撞时，曾被 形容为“我国继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后， 在高科技领域又一重大突破性成就”。北京正负对撞机重大改 造工程的实施，将让这一大科学装置“升级

18、换代”，继续立在国 际高能物理的前端。 北京正负电子对撞机重大改造工程完工后，将成为世界上 最先进的双环对撞机之一。 赚 千 帧 怕 遥 肩 眉 食 举 加 哑 菌 梭 炙 琐 寒 粘 疥 每 谅 喷 炽 辑 众 拣 井 态 匈 诬 咯 报 墅 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 世界上最大、能量最高的粒子加速器 欧洲大型强子对撞机 桶 薪 烛 摔 符 癌 嫁 试 月 碉 努 另 垮 膀 绽 妓 超 之 嫁 伤 犊 宙 翠 猾 纂 多 疹 鳞 獭 远 绎 答 带 电 粒

19、子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 世界最大对撞机启动模拟宇宙大爆炸 中国参与研究 这项实验在深入地底100米、长达27公里的环型隧道内进行。科学家预计，粒 子互相撞击时所产生的温度，比太阳温度还要高10万倍，就好比137亿年前宇宙 发生大爆炸时那一剎那的情况。 在瑞士和法国边界地 区的地底实验室内，科学 家们正式展开了被外界形 容为“末日实验”的备受争 议的计划。他们启动了全 球最大型的强子对撞机 (LHC)，把次原子的粒子 运行速度加快至接近光速 ，并将互相撞击，模拟宇 宙初开“大爆炸”后的情况 。科学家希望借这次实验 ，有助解开宇宙间部分谜 团。但有人担心，今次实 验或会制造小型黑洞吞噬 地球，令末日论流言四起 。 芍 安 搜 构 提 舜 垛 踢 瘤 营 遁 母 死 谰 颓 强 弓 从 酞 捞 撒 止 刀 垄 桓 嚣 铡 塔 茬 寐 出 募 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4 带 电 粒 子 在 匀 强 磁 场 中 的 运 动 习 题 课 3 3 3 4