《帶電粒子在圓形磁場中的運動課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《帶電粒子在圓形磁場中的運動課件（23頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,華羅庚,科學(xué)的靈感，決不是坐等可以等來的。如果說，科學(xué)上的發(fā)現(xiàn)有什么偶然的機遇的話，那么這種“偶然的機遇”只能給那些學(xué)有素養(yǎng)的人，給那些善于,獨立思考,的人，給那些具有,鍥而不舍,精神的人，而不會給,懶漢,。,華羅庚 科學(xué)的靈感，決不是坐等可以等來的。如果說，科學(xué)上的,1,例1.如圖所示，在真空中半徑,R,=3.0,10,-2,m的圓形區(qū)域內(nèi)，有磁感應(yīng)強度,B,=0.25T，方向如圖的勻強磁場，一束帶正電的粒子以初速度,v,=1.0,10,6,m/s,從磁場邊界上的,a,端沿直徑,ab,方向射入磁場，且初速

2、方向都垂直于磁場方向，若該束粒子的比荷,q,/,m,=1.0,10,8,C/kg，不計粒子重力.,求：粒子通過磁場的偏向角和時間.,O,例1.如圖所示，在真空中半徑R=3.010-2m的圓形區(qū),2,問題1.如果不改變磁場，你有哪些方法改變偏向角？,O,問題1.如果不改變磁場，你有哪些方法改變偏向角？O,3,半徑越大，圓心角,越小,圓心角等于偏向角,O,1,O,2,O,3,O,4,O,半徑越大，圓心角越小圓心角等于偏向角O1O2O3O4O,4,O,問題2.粒子以什么角度射入，在磁場中運動的時間最長？,O 問題2.粒子以什么角度射入，在磁場中運動的時間最長,5,討論：,帶電粒子通過圓形磁場區(qū)域運動

3、的速度方向及軌跡的幾何特點。,討論：,6,B,O,O,A.入射速度方向指向磁場圓的圓心O,則出射時速度方向的反向延長線必過O.,B,O,O,B.軌跡關(guān)于OO對稱.,BOOA.入射速度方向指向磁場圓的圓心O,則出射時速,7,問題3.,如果磁場不變，要求粒子射出場區(qū)的方向與入射方向的夾角為90,0,，則需要具備什么條件？,O,問題3.如果磁場不變，要求粒子射出場區(qū)的方向與入射方向的夾角,8,思考4.在上一問題的前提下，如果粒子以任意角度,從磁場邊界上的,a,端射入磁場,則正離子射出磁場區(qū)域的方向有什么特點？,O,v,v,思考4.在上一問題的前提下，如果粒子以任意角度從磁場邊界上,9,討論,已知質(zhì)子

4、的質(zhì)量為,m,，電量為,e,。今在某一平面內(nèi)有,M,、,N,兩點，,MN,=,l，,從,M,點向平面內(nèi)各個方向發(fā)射速率均為,v,的質(zhì)子，請在圖中設(shè)計一個勻強磁場分布，使得由,M,點發(fā)出的質(zhì)子都能夠匯聚到,N,點。（要求在圖中畫出磁場的分布情況）,M,N,討論已知質(zhì)子的質(zhì)量為m，電量為 e。今在某一平面內(nèi)有M、N,10,總結(jié),分析帶電粒子在圓形磁場中的偏轉(zhuǎn)問題方法：,1.找圓心，畫軌跡；,2.充分利用關(guān)于圓心連線的對稱性特點；,3.對于最大偏向角，及最長時間利用動態(tài)圓的方法思考。,總結(jié)分析帶電粒子在圓形磁場中的偏轉(zhuǎn)問題方法：,11,本課關(guān)鍵詞,圓形磁場,偏向角、圓心角,最長時間,對稱性,動態(tài)圓,

5、本課關(guān)鍵詞圓形磁場,12,最小磁場面積問題,練習(xí)1、一質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子以速度v,0,從,O,點沿軸正方向,立即,射入磁感強度為的一圓形勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面，粒子飛出磁場區(qū)后，從處穿過軸，速度方向與軸正向夾角為30，如圖1所示（粒子重力忽略不計）。,試求：,（1）圓形磁場區(qū)的最小面積；,（2）粒子從,O,點進入磁場區(qū)到達b點所經(jīng)歷的時間；,（3）b點的坐標(biāo)。,最小磁場面積問題,13,最小磁場面積問題,練習(xí)1、一質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子以速度v,0,從,O,點沿軸正方向,立即,射入磁感強度為的一圓形勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面，粒子飛出磁場區(qū)后，從處穿過軸，速度方向與軸

6、正向夾角為30，如圖1所示（粒子重力忽略不計）。,試求：,（1）圓形磁場區(qū)的最小面積；,（2）粒子從,O,點進入磁場區(qū)到達b點所經(jīng)歷的時間；,（3）b點的坐標(biāo)。,最小磁場面積問題,14,最大偏轉(zhuǎn)角問題,練習(xí)2、如圖2，半徑為r=10cm的勻強磁場區(qū)域邊界跟軸相切于坐標(biāo)原點O，磁感強度B=0.332T，方向垂直紙面向里在O處有一放射源S，可向紙面各個方向射出速度為v=3.210,6,m/s的a粒子已知粒子質(zhì)量m=6.6410,-27,kg，電量q=3.210,-19,C，試畫出粒子通過磁場空間軌跡，求出a粒子通過磁場空間的最大偏角,圖2,最大偏轉(zhuǎn)角問題圖2,15,最大偏轉(zhuǎn)角問題,練習(xí)2、如圖2，

7、半徑為r=10cm的勻強磁場區(qū)域邊界跟軸相切于坐標(biāo)原點O，磁感強度B=0.332T，方向垂直紙面向里在O處有一放射源S，可向紙面各個方向射出速度為v=3.210,6,m/s的粒子已知a粒子質(zhì)量m=6.6410,-27,kg，電量q=3.210,-19,C，試畫出a粒子通過磁場空間的軌跡，求出粒子通過磁場空間的最大偏角,圖2,圖2,最大偏轉(zhuǎn)角問題圖2圖2,16,多次碰撞，最短時間問題,如圖所示，一個質(zhì)量為m、電量為q的正離子，從A點正對著圓心O以速度射入半徑為的絕緣圓筒中圓筒內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為B要使帶電粒子與圓筒內(nèi)壁碰撞兩次后仍從A點射出，求正離子在磁場中運動的時間

8、t(設(shè)粒子與圓筒內(nèi)壁碰撞時無能量和電量損失，不計粒子的重力),多次碰撞，最短時間問題,17,O,r,r,O,B,R,S,思考：求碰撞次數(shù)n=2時粒子在磁場中運動的時間,OrrOBRS思考：求碰撞次數(shù)n=2時粒子在磁場中運動,18,O,B,R,S,O,r,r,當(dāng)發(fā)生碰撞次數(shù)n=3時,可見發(fā)生碰撞次數(shù)越多，所用時間越長，故當(dāng)n=2時所用時間最短,OBRSOrr當(dāng)發(fā)生碰撞次數(shù)n=3時可見發(fā)生碰撞次數(shù)越,19,設(shè)計磁場問題,練習(xí)3、,在平面內(nèi)有許多電子（質(zhì)量為m、電量為e），從坐標(biāo),O,不斷以相同速率v沿不同方向射入第一、第二象限，如圖所示?，F(xiàn)加一個垂直于平面向內(nèi)、磁感強度為的圓形勻強磁場，要求這些電

9、子穿過磁場后都能平行于軸向正方向運動，求該條件圓形勻強磁場的面積。,設(shè)計磁場問題,20,練習(xí)3、,在平面內(nèi)有許多電子（質(zhì)量為m、電量為e），從坐標(biāo),O,不斷以相同速率v沿不同方向射入第一、第二象限，如圖所示?，F(xiàn)加一個垂直于平面向內(nèi)、磁感強度為的圓形勻強磁場，要求這些電子穿過磁場后都能平行于軸向正方向運動，求該條件圓形勻強磁場的面積。,如果粒子只是射入第一象限同時所加磁場形狀任意，能否設(shè)計出一個面積最小的磁場來實現(xiàn)題目要求？,練習(xí)3、在平面內(nèi)有許多電子（質(zhì)量為m、電量為e），從坐標(biāo)O不,21,練習(xí)3、,在平面內(nèi)有許多電子（質(zhì)量為m、電量為e），從坐標(biāo),O,不斷以相同速率v沿不同方向射入第一、第二

10、象限，如圖所示?，F(xiàn)加一個垂直于平面向內(nèi)、磁感強度為的圓形勻強磁場，要求這些電子穿過磁場后都能平行于軸向正方向運動，求該條件圓形勻強磁場的面積。,如果粒子只是射入第一象限同時所加磁場形狀任意，能否設(shè)計出一個面積最小的磁場來實現(xiàn)題目要求？,練習(xí)3、在平面內(nèi)有許多電子（質(zhì)量為m、電量為e），從坐標(biāo)O不,22,練習(xí)3、,在平面內(nèi)有許多電子（質(zhì)量為m、電量為e），從坐標(biāo),O,不斷以相同速率v沿不同方向射入第一、第二象限，如圖所示?，F(xiàn)加一個垂直于平面向內(nèi)、磁感強度為的圓形勻強磁場，要求這些電子穿過磁場后都能平行于軸向正方向運動，求該條件圓形勻強磁場的面積。,如果粒子只是射入第一象限同時所加磁場形狀任意，能否設(shè)計出一個面積最小的磁場來實現(xiàn)題目要求？,練習(xí)3、在平面內(nèi)有許多電子（質(zhì)量為m、電量為e），從坐標(biāo)O不,23,