带电粒子在磁场中的图形赏析ppt课件

1、带电粒子在磁场中的图形赏析带电粒子在磁场中的图形赏析感受物理的美感受物理的美一、一、“半圆半圆“eBmvL2二、二、“扇形扇形1“dr030sineBmvr eBmt226变化变化1：在上题中假设电子的电量：在上题中假设电子的电量e，质量，质量m，磁感应，磁感应强度强度B及宽度及宽度d知，假设要求电子不从右边境穿出，那知，假设要求电子不从右边境穿出，那么初速度么初速度V0有什么要求？有什么要求？Be v0d小结：临界问题的分析方法小结：临界问题的分析方法1、了解轨迹的变化从小到大、了解轨迹的变化从小到大2、找临界形状：、找临界形状：Bv0变化变化2：假设初速度与边境成：假设初速度与边境成 =6

2、0度角，那么初速度有什么要求？度角，那么初速度有什么要求？二、二、“扇形扇形2“vrt261060tanRr 二、二、“扇形扇形3“sin2qBmvLqBmt222三、三、“心形心形“112qBmt222qBmt21四、四、“S形形 “例例7、如下图，一个质量为、如下图，一个质量为m、电量为、电量为q的正离子，从的正离子，从A点正对着圆心点正对着圆心O以速度以速度v射入半径为射入半径为R的绝缘圆筒中。的绝缘圆筒中。圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为大小为B。要使带电粒子与圆筒内壁碰撞多次后仍从。要使带电粒子与圆筒内壁碰撞多次后仍从

3、A点射出，问发生碰撞的最少次数点射出，问发生碰撞的最少次数?并计算此过程中正离子在磁场中运动的时间并计算此过程中正离子在磁场中运动的时间t ?设粒子与圆筒内壁碰撞时无能量和电量损失，不计粒设粒子与圆筒内壁碰撞时无能量和电量损失，不计粒子的重力。子的重力。OAv0BOAv0B五、五、“星型星型 “六、六、“拱桥拱桥 “qBmvL4七、七、“花瓣形花瓣形 “八、八、“气球形气球形 “九、九、“葡萄串葡萄串 “十、等压线形十、等压线形 图图4图5APQBMNH图7十一、十一、“螺旋线图形螺旋线图形 例例3如下图如下图,程度放置的厚度均匀的铝箔程度放置的厚度均匀的铝箔,置于匀强磁场置于匀强磁场中中,磁

4、场方向垂直于纸面向里磁场方向垂直于纸面向里,一带电粒子进入磁场后在一带电粒子进入磁场后在磁场中做匀速圆周运动磁场中做匀速圆周运动,粒子每次穿过铝箔时损失的能粒子每次穿过铝箔时损失的能量都一样量都一样,如图中两圆弧半径如图中两圆弧半径R=20cm, R=19cm,那么该那么该粒子总共能穿过铝箔的次数是多少粒子总共能穿过铝箔的次数是多少?十二、十二、“心连心图形心连心图形 如下图，一理想磁场以如下图，一理想磁场以x x轴为界上，下方磁场的磁感应强轴为界上，下方磁场的磁感应强度是上方磁感应强度度是上方磁感应强度B B的两倍，今有一质量为的两倍，今有一质量为m m，带电量为，带电量为+q+q的粒子，从

5、原点的粒子，从原点O O沿沿y y轴正方向以速度轴正方向以速度v0v0射入磁场中，求射入磁场中，求此粒子从开场进入磁场到第四次经过此粒子从开场进入磁场到第四次经过x x轴的位置和时间轴的位置和时间忽略重力忽略重力十三、一弯残月十三、一弯残月十四、积木型十四、积木型如下图，在磁感应强度大小为如下图，在磁感应强度大小为B B的匀强磁场中，固定一绝缘钢性三角的匀强磁场中，固定一绝缘钢性三角形框架形框架DEFDEF，边长为，边长为L L，其平面与磁场方向垂直，在，其平面与磁场方向垂直，在OEOE边的边的S S点点DS=L/4DS=L/4，处有一发射带电粒子的粒子源，发射粒子的方向皆在图，处有一发射带电

6、粒子的粒子源，发射粒子的方向皆在图中纸面且垂直中纸面且垂直DEDE边向下，发射粒子的电量皆为边向下，发射粒子的电量皆为q q，质量为，质量为m m，但速度，但速度v v有各种不同的数值。假设这些粒子与框架的碰撞均无能量损失，并要有各种不同的数值。假设这些粒子与框架的碰撞均无能量损失，并要求第次碰撞速度都被碰边垂直，试问：求第次碰撞速度都被碰边垂直，试问：带电粒子的速度带电粒子的速度v v到哪些值可使到哪些值可使S S点发出的粒子最终回到点发出的粒子最终回到S S点？点？这些粒子中回到这些粒子中回到S S点所用时间最少是多少？不计粒子的重力，磁场点所用时间最少是多少？不计粒子的重力，磁场中够大中

7、够大十五、窗帘形十五、窗帘形相距为相距为2L2L的的ABCDABCD两直线间的区域存在着两个方向相反的有界匀强电场，两直线间的区域存在着两个方向相反的有界匀强电场，其中其中PTPT下方的电场下方的电场E0E0坚直向上，上方的电场坚直向上，上方的电场E1E1竖直向下，竖直向下，PQPQ上延续分上延续分布着电量为布着电量为+q+q，质量为，质量为m m的粒子，依次以一样的初速度的粒子，依次以一样的初速度v0v0垂直射入垂直射入E0E0中，中，PQ=LPQ=L。假设从。假设从Q Q 点射入的粒子恰从点射入的粒子恰从M M点程度射出，其轨迹如图，点程度射出，其轨迹如图，MT=L/2MT=L/2，不计粒

8、子重力及它们中间的相互作用，试求：，不计粒子重力及它们中间的相互作用，试求：假设从假设从M M点射出的粒子恰从中点点射出的粒子恰从中点S S孔垂直射入边长为孔垂直射入边长为a a的正方描画器中，的正方描画器中，容器中存在如下图的匀强磁场，知粒子运动半径小容器中存在如下图的匀强磁场，知粒子运动半径小 a a，欲使粒子与器，欲使粒子与器壁多次碰撞后仍从壁多次碰撞后仍从S S孔射出，求孔射出，求B B应满足的条件。不计能量及电量损应满足的条件。不计能量及电量损失失十六、树叶形十六、树叶形ABCDABCD是边长为的正方形。质量为、电荷量为的电子以大小为的初速度是边长为的正方形。质量为、电荷量为的电子以

9、大小为的初速度沿纸面垂直于沿纸面垂直于BCBC变射入正方形区域。在正方形内适当区域中有匀强磁变射入正方形区域。在正方形内适当区域中有匀强磁场。电子从场。电子从BCBC边上的恣意点入射，都只能从边上的恣意点入射，都只能从A A点射出磁场。不计重力，点射出磁场。不计重力，求：求：1 1次匀强磁场区域中磁感应强度的方向和大小；次匀强磁场区域中磁感应强度的方向和大小；2 2此匀强磁场区域的最小面积。此匀强磁场区域的最小面积。十七、蝴蝶形十七、蝴蝶形如下图，在如下图，在xoyxoy平面有一稀疏的电子其间的相互作用可以忽略，平面有一稀疏的电子其间的相互作用可以忽略，在范围内，从在范围内，从x x轴负半轴的

10、远处以一样的速率沿着轴负半轴的远处以一样的速率沿着x x轴方向平行的向轴方向平行的向y y轴射来。试设计一个磁场区域，使得电子在磁场力的作用下经过坐标轴射来。试设计一个磁场区域，使得电子在磁场力的作用下经过坐标原点原点O O，以后这一片电子最后扩展到范围内继续沿，以后这一片电子最后扩展到范围内继续沿x x轴方向向轴方向向x x正半轴正半轴的远处平行的以一样的速率射去。的远处平行的以一样的速率射去。十八、包络形十八、包络形 如图1所示，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，PQ为该磁场的右侧边境限，磁场中有一点O，O点到PQ的间隔为r。现从点O以同一速率将一样的带负电粒子向纸面内各个不同的方向射出，它们均做半径为r的匀速圆周运动，求带电粒子打在边境PQ上的范围。粒子的重力不计图3PQMN十九、