带电粒子在有界匀强磁场中的圆周运动PPT课件

带电粒子在有界匀强磁场中的圆周运动,第八章磁场,自主探究学案导学,江苏省黄桥中学2019届高三物理一轮复习讲义,高三物理组2018.12.6,知识回顾,模型1直线边界磁场直线边界，粒子进出磁场具有对称性,例1在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里，许多质量为m、带电荷量为q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域，不计重力，不计粒子间的相互作用，下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中R，则下列图正确的是,模型2平行边界磁场平行边界存在临界条件,例2如图甲所示的直角坐标系内，在x0(x00)处有一垂直x轴放置的挡板.在y轴与挡板之间的区域内存在一个与xOy平面垂直且指向纸内的匀强磁场(图中未画出)，磁感应强度B0.2T.位于坐标原点O处的粒子源向xOy平面内发射出大量同种带正电的粒子，所有粒子的初速度大小均为v01.0106m/s，方向与x轴正方向的夹角为，且090，该粒子的比荷为1.0108C/kg，不计粒子所受重力和粒子间的相互作用，粒子打到挡板上后均被挡板吸收.(1)求粒子在磁场中运动的轨道半径R；,答案,解析,答案5.0102m,(2)如图乙所示，为使沿初速度方向与x轴正方向的夹角30射出的粒子不打到挡板上，则x0必须满足什么条件？该粒子在磁场中运动的时间是多少？,答案,解析,解析如图甲所示，设粒子的运动轨迹恰好与挡板相切，由几何关系得：x0RRsin解得：x07.5102m为使该粒子不打到挡板上：x07.5102m,甲,(3)若x05.0102m，求粒子打在挡板上的范围(用y坐标表示)，并用“”图样在图丙中画出粒子在磁场中所能到达的区域.,答案,解析,答案5.0102my5.0102m见解析图,解析若x05.0102m，则x0R当粒子沿着y方向入射时，将打在挡板上的A点，其纵坐标：yAR5.0102m当粒子沿着x方向入射时，粒子的运动轨迹恰好与挡板相切于B点，其纵坐标：yBR5.0102m则粒子打在挡板上的范围为：5.0102my5.0102m.粒子在磁场中所能到达的区域如图乙所示.,乙,模型3圆形边界磁场沿径向射入圆形磁场必沿径向射出，运动具有对称性,例3.如图所示，在半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，圆形区域右侧有一竖直感光板，从圆弧顶点P以速率v0的带正电粒子平行于纸面进入磁场，已知粒子的质量为m，电荷量为q，粒子重力不计.(1)若粒子对准圆心射入，求它在磁场中运动的时间；,答案,解析,解析设带电粒子进入磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为r，由牛顿第二定律得Bqv0mrR带电粒子在磁场中的运动轨迹为四分之一圆周，轨迹对应的圆心角为，如图甲所示，,(2)若粒子对准圆心射入，且速率为v0，求它打到感光板上时速度的垂直分量；,其运动轨迹如图乙所示，由图可知PO2OOO2D30所以带电粒子离开磁场时偏转原来方向60,答案,解析,(3)若粒子以速度v0从P点以任意角入射，试证明它离开磁场后均垂直打在感光板上.,解析由(1)知，当带电粒子以v0射入时，带电粒子在磁场中的运动轨道半径为R.设粒子射入方向与PO方向夹角为，带电粒子从区域边界S射出，带电粒子运动轨迹如图丙所示.因PO3O3SPOSOR所以四边形POSO3为菱形由图可知：POO3S因此，带电粒子射出磁场时的方向为水平方向，与入射的方向无关.,答案,解析,答案见解析,随堂测试,1.如图所示，虚线上方存在匀强磁场，磁感应强度为B；一群电子以不同速率v从边界上的P点以相同的方向射入磁场.其中某一速率为v0的电子从Q点射出.已知电子入射方向与边界夹角为，则由以上条件可判断A.该匀强磁场的方向垂直纸面向里B.所有电子在磁场中的轨迹相同C.速率大于v0的电子在磁场中运动时间长D.所有电子的速度方向都改变了2,答案,解析,解析由左手定则可知，该匀强磁场的方向垂直纸面向里，A选项正确；,所有电子偏转角度相同，所有电子的速度方向都改变了2，D选项正确.,2、如图所示，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同的方向射入磁场，若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上，不计重力及带电粒子之间的相互作用，则v2v1为,答案,解析,解析当粒子在磁场