带电粒子在匀强磁场中的运动

1、6、带电粒子在匀强磁场中的运动、带电粒子在匀强磁场中的运动问题问题1、带电粒子在磁场中受洛伦兹力的计算公式？、带电粒子在磁场中受洛伦兹力的计算公式？问题问题2、洛伦兹力的特点是什么？洛伦兹力的特点是什么？问题问题5：一带电量为一带电量为q，质量为，质量为m，速度为，速度为v的带的带电粒子垂直进入磁感应强度为电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，的匀强磁场中，其半径其半径r和周期和周期T为多大？为多大？二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期氘核氘核( )( )、氚核、氚核( )( )、氦核、氦核( )( )都垂直磁场方向入射同一匀

2、强磁场，求都垂直磁场方向入射同一匀强磁场，求以下几种情况下，它们轨道半径之比及周期之比以下几种情况下，它们轨道半径之比及周期之比各是多少？各是多少？（1 1）以相同速率射入磁场；）以相同速率射入磁场；（2 2）以相同动能射入磁场）以相同动能射入磁场H21H31He42问题问题6当粒子在匀强磁场中运动不满一个圆周时，运动时间如当粒子在匀强磁场中运动不满一个圆周时，运动时间如何确定？何确定？问题问题7带电粒子在匀强磁场中做圆周运动时圆心如何确定？带电粒子在匀强磁场中做圆周运动时圆心如何确定？V V0 0P PM MV V自主练习自主练习2 2：如图，宽度为：如图，宽度为d d的匀强有界磁场，磁的匀

3、强有界磁场，磁感应强度为感应强度为B B，现有一质量为，现有一质量为m m，电荷量为，电荷量为q q的带的带电粒子沿垂直于边界方向垂直射入磁场中。要使电粒子沿垂直于边界方向垂直射入磁场中。要使粒子不能从右边界射出，求粒子入射速率的最大粒子不能从右边界射出，求粒子入射速率的最大值为多少？值为多少？VP自主学习题自主学习题2 2: :一个质量为一个质量为m m、电荷量为、电荷量为q q的粒子的粒子, ,从从容器下方的小孔容器下方的小孔S S1 1飘入电势差为飘入电势差为U U的加速电场的加速电场, ,其初速度其初速度几乎为零几乎为零, ,然后经过然后经过S S3 3沿着与磁场垂直的方向进入磁感沿着

4、与磁场垂直的方向进入磁感应强度为应强度为B B的匀强磁场中的匀强磁场中, ,最后打到照相底片最后打到照相底片D D上上. .(1)(1)求粒子进入磁场时的速率求粒子进入磁场时的速率(2)(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径求粒子在磁场中运动的轨道半径加速电压加速电压速度选择器速度选择器偏转磁场偏转磁场照相底片照相底片212qUmv加速：mqUv2qmUBr21偏转：rmv2qvB 质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的，他用质谱仪发现了氖的，他用质谱仪发现了氖20和氖和氖22，证实，证实了同位素的存在。现在质谱仪已经是一种了同位素的存在。现在质谱仪已经是一种十

5、分精密的仪器。十分精密的仪器。 质谱仪质谱仪:是用来分析各种元素的同位素并测是用来分析各种元素的同位素并测量其质量及百分含量的重要工具。量其质量及百分含量的重要工具。自主练习自主练习3：如图所示，一束带正电的相同的：如图所示，一束带正电的相同的粒子垂直磁场边界自粒子垂直磁场边界自O点射入匀强磁场中后点射入匀强磁场中后分成了分成了3束，其运动轨迹如图，粒子运动方向束，其运动轨迹如图，粒子运动方向与磁场方向垂直，不计粒子的重力作用，已与磁场方向垂直，不计粒子的重力作用，已知知OA=OC/2=OD/3，则这三束粒子的速率之，则这三束粒子的速率之比比 V1:V2:V3=_ RmvqvB2解：解：mqB

6、Rv 2:2:2:321ODmqBOCmqBOAmqBvvv2:2:2:321ODOCOAvvv3:2:1:321vvv如图所示，如图所示，abcdabcd为绝缘挡板围成的正方形为绝缘挡板围成的正方形区域，其边长为区域，其边长为L L，正、负电子分别从，正、负电子分别从abab挡板中点挡板中点K K，沿垂直挡板沿垂直挡板abab方向射入场中，其质量为方向射入场中，其质量为m m，电量为，电量为e e若从若从d d、P P两点都有粒子射出，则正、负电子的入射速两点都有粒子射出，则正、负电子的入射速度分别为多少？（其中度分别为多少？（其中bPbP=L/4=L/4） R2R1L/4L/2-R2L/2

7、LRmvqvB2mqBRv 2121:RRvv21221)2(RLLRLR45122222)4()2(RLRLLR16521:4:21vv课后自主学习题：课后自主学习题：1.1.如图所示，正方形区域如图所示，正方形区域abcdabcd中充满匀强磁场，磁场方中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从向垂直纸面向里。一个氢核从adad边的中点边的中点m m沿着既垂直于沿着既垂直于adad边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从从abab边中点边中点n n射出磁场。现将磁场的磁感应强度变成原来射出磁场。现将磁场的磁感应强度变成原来的的2 2

8、倍，其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是倍，其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是（ ）A.A.在在b b、n n之间某点之间某点B.B.在在n n、a a之间某点之间某点C.aC.a点点D.D.在在a a、m m之间某点之间某点abcdmnv0Babcdmnv0B2.2.如图所示，在真空区域内，有宽度为如图所示，在真空区域内，有宽度为L L的匀强磁场，的匀强磁场，磁感应强度为磁感应强度为B B，磁场方向垂直纸面向里，磁场方向垂直纸面向里，MNMN、PQPQ是磁是磁场的边界，一质量为场的边界，一质量为m m，带电荷量为，带电荷量为-q-q的粒子，先后两的粒子，先后两次沿着与次沿着与MNMN夹角为夹角为（0 00 090900 0）的方向垂直于磁感）的方向垂直于磁感线射入匀强磁场中，第一次粒子以速度线射入匀强磁场中，第一次粒子以速度v v1 1射入磁场，射入磁场，粒子刚好没能从粒子刚好没能从PQPQ边界射出磁场；第二次粒子以速度边界射出磁场；第二次粒子以速度v v2 2射入磁场，粒子刚好垂直射入磁场，粒子刚好垂直PQPQ射出磁场（不计粒子重射出磁场（不计