高中物理选修3-1第三章第6节《带电粒子在匀强磁场中的运动》ppt课件.ppt

6.带电粒子在匀强磁场中的运动,1.确定带电粒子在磁场中运动轨迹和时间的常用方法,另：带电粒子离开磁场时偏转的侧向位移？,1、确定圆心：,（1）与速度垂直的半径交点,（2）半径与弦中垂线的交点,例1.如图所示，在x轴上方有匀强磁场B，一个质量为m，带电量为q的粒子，以速度v从原点O射入磁场，角已知（单位：弧度），粒子重力不计，求： （1）粒子在磁场中的运动时间 （2）粒子离开磁场的位置,2、带电粒子在磁场中的运动时间：,角度,例2.一质量为m，带电量为q的粒子以速度v0从O点沿y轴的正方向射入磁场强度为B的一圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面，粒子飞出磁场区域后，从b处穿过x轴，速度方向与x轴正向夹角为 300 ，如图所示，粒子的重力不计，试求： （1）圆形磁场区域的最小 面积。（提示：粒子圆周 运动的圆心在x轴上。） （2）粒子从O点进入磁场区 域到达b点所经历的时间。,【例3】 如图所示，一个带电粒子两次以同样的垂直于场线的初速度v0分别穿越匀强电场区和匀强磁场区， 场区的宽度均为L，偏转角度均为，求EB,3.带电粒子在磁场中作曲线运动轨迹半径变化问题,如图中PQ是匀强磁场里的一片薄金属片，其平面与磁场方向平行，一个 粒子从某点以与PQ垂直的速度v射出，动能是E，射出后 粒子的运动轨迹如图所示。今测得它在金属片两边的轨道半径之比是10：9，若在穿越板过程中粒子受到的阻力大小及电量恒定，则： A 、 粒子每穿过一次金属片，速度减小了 B 、 粒子每穿过一次金属片，动能减小0.19E C 、粒子穿过5次后陷在金属片里 D、 粒子穿过9次后陷在金属片里,问题：粒子的运动出发点是那一点？,4.带电粒子在匀强磁场中运动的多解问题：,例5.如图所示，两块长为5d的金属板，相距为d，水平放置，下板接地，两板间有垂直纸面向里的匀强磁场，一束宽为d的电子束从两板左侧垂直磁场方向射入两板间，设电子质量为m，电量为e，入射速度为v0，要使电子不会从两板间射出， 则匀强磁场的磁 感应强度B应满 足的条件是什么？,0.625m/s,例：如图所示，磁流体发电机的通道是一长为L的矩形管道，其中通过电阻率为的等离子体，通道中左、右一对侧壁是导电的，其高为h，相距为a，而通道的上下壁是绝缘的，所加匀强磁场的大小为B，与通道的上下壁垂直.左、右一对导电壁 用电阻值为r的电阻 经导线相接，通道 两端气流的压强差为 p，不计摩擦及粒 子间的碰撞，求等离 子体的速率是多少.,磁流体发电机：,解：等离子体通过管道时，在洛伦兹力作用下，正负离子分别偏向右、左两壁，由此产生的电压U: 其值为U=E=Bav,且与导线构成回路，令气流进出管时的压强分别为p1、p2，则气流进出管时压力做功的功率分别为p1Sv和p2Sv，其功率损失为: p1Sv-p2Sv=pSv 由能量守恒，此损失的功率等于回路的电功率，即 pSv= = 将S=ha，R= +r代入上式中得 v=,例6.如图所示为北半球一条自西向东的河流，河两岸沿南北方向的A、B两点相距为d.若测出河水流速为v，A、B两点的电势差为U，即能测出此地的磁感应强度的垂直分量B.,磁流体发电模型：,因为河水中总有一定量的正、负离子，在地磁场洛仑兹力的作用下，正离子向A点偏转，负离子向B点偏转，当A、B间电势差达到一定值时，正、负离子所受电场力与洛仑兹力平衡，离子不同偏转，即 Bqv， 故B .,例7.某带电粒子从图中速度选择器左端由中点O以速度v0向右射去，从右端中心a下方的b点以速度v1射出；若增大磁感应强度B，该粒子将打到a点上方的c点，且有ac=ab，则该粒子带_电；第二次射出时的速度为_。,5.能量问题：,正,解：B增大后向上偏，说明洛伦兹力向上，所以粒子带正电。由于洛伦兹力始终不做功，所以两次都是只有电场力做功，第一次为正功，第二次为负功，但功的绝对值相同。,【例8】 一个带电微粒在图示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动。则该带电微粒必然带_，旋转方向为_。若已知圆半径为r，电场强度为E磁感应强度为B，则线速度为_。,7.带电粒子在复合场内的运动：,负,逆时针,例9.质量为m带电量为q的小球套在竖直放置的绝缘杆上，球与杆间的动摩擦因数为。匀强电场和匀强磁场的方向如图所示，电场强