高中物理带电粒子在匀强磁场中的运动图片课件ppt

这是一份高中物理带电粒子在匀强磁场中的运动图片课件ppt，共20页。PPT课件主要包含了找圆心，找半径，找周期或时间，圆心的确定，半径的确定，由牛顿第二定律得，随堂练习，2定半径，3定时间，联立解得等内容，欢迎下载使用。
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法
（1）若已知入射方向和出射方向，作入射速度出射速度的垂线，两垂线交点就是圆弧轨道的圆心。（2）若已知入射方向和出射点的位置，做入射速度垂线及弦的中垂线，交点就是圆弧轨道的圆心。
（1）是已知物理量(q、m、B、v)，利用半径公式求半径。
由于已知条件的不同，求半径有两种方法：
（2）已知其他几何量利用数学图形知识求半径，一般利用几何知识，常用解三角形的方法。
求解时注意以下几何特点：粒子速度的偏向角 ( φ ) 等于圆心角 ( α )，并等于AB 弦与切线的夹角 ( 弦切角 θ ) 的 2 倍 ( 如图 )，即 φ ＝ α ＝ 2θ =ωt
3.运动时间的确定 粒子在磁场中运动一周的时间为 T，当粒子运动圆弧所对应的圆心角为 α 时，其运动时间为：
可见，粒子转过的圆心角越大，所用时间越长。
（α用角度表示，单位：度）
（α用弧度表示，单位：弧度）
如图所示，一质量为m，带电量为－q，不计重力的粒子，从x 轴上的 P (a，0)点以速度大小为 v，沿与 x 轴正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于 y 轴射出第一象限。求：（1）匀强磁场的磁感应强度B；（2）带电粒子穿过第一象限所用的时间。
(1) 画轨迹，找圆心。
如图所示，一质量为m，带电量为－q，不计重力的粒子，从x 轴上的 P (a，0)点以速度大小为 v，沿与 x 轴正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于 y 轴射出第一象限。求： （1）匀强磁场的磁感应强度B；
由几何关系知粒子运动的半径：
如图所示，一质量为m，带电量为－q，不计重力的粒子，从x 轴上的 P (a，0)点以速度大小为 v，沿与 x 轴正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于 y 轴射出第一象限。求：（2）带电粒子穿过第一象限所用的时间。
粒子进出磁场时的速度方向关于磁场边界对称
带电粒子在有界匀强磁场中的运动
粒子在磁场中做圆周运动的对称规律：从同一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等。
1. 直线边界进出磁场具有对称性，如图所示。
如图，虚线上方存在无穷大的磁场，一质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子，以速度 v 沿与虚线成 30°、150°角分别射入。请你作出上述情况下粒子的轨迹，并求其在磁场中运动的时间。
2. 平行边界：存在临界条件，如图所示。
如图所示，匀强磁场的磁感应强度为 B，宽度为 d，边界为CD和EF。一电子从CD边界外侧以速率 v0 垂直射入匀强磁场，入射方向与CD边界间夹角为 θ。已知电子的质量为m，电量为 e，为使电子能从磁场的另一侧 EF 射出，求电子的速率 v0 至少多大。
如图所示，匀强磁场的磁感应强度为 B，宽度为 d，边界为CD和EF。一电子从CD边界外侧以速率 v0 垂直射入匀强磁场，入射方向与CD边界间夹角为 θ。已知电子的质量为m，电量为 e，为使电子能从磁场的另一侧 EF 射出，求电子的速率 v0 至少多大。
r + rcs θ = d
r = mv0 /eB
v0 = deB/m(1+cs θ)
3.圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示)
如图所示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B。一束电子沿圆形区域的直径方向以速度 v 射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原入射方向成 θ 角。设电子质量为 m，电荷量为 e，不计电子之间相互作用力及所受的重力。求： (1) 电子在磁场中运动轨迹的半径 R； (2) 电子在磁场中运动的时间 t； (3) 圆形磁场区域的半径 r。
解析： (1)由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得 evB ＝ mv2/R解得 R ＝mv/eB(2) 设电子做匀速圆周运动的周期为T，则 T = 2πR/v = 2πm/eB由如图所示的几何关系得圆心角α＝θ，所以 t = Tα/2π = mθ/eB(3) 由如图所示几何关系可知，tan= = 所以 r = Rtan 。