高二物理课件《带电粒子在匀强磁场中的运动》课件

不平衡~复杂的曲线运动
例1：如图一电子从两板左侧以速度v沿金属板方 向射入，当磁感应强度为B1时，电子从a点射出 两板，射出时的速率为2v．当磁感应强度变为B2 时，电子从b点射出，侧移量仅为从a点射出时侧 移量的四分之一，求电子从b点射出时的速率．
当电场力与洛仑磁力 不平衡时，粒子将作 复杂的曲线运动，这 时解决问题的最好方 法是从功和能的角度 分析。并牢记“洛仑兹力永不做功”的特点和 电场力做功的特点。
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带电粒子在磁场中的运动之临界问题分析
例1：两板间（长为L，相距为L）存在匀强磁场，带 负电粒子q、m以速度V0从方形磁场的中间射入，要
求粒子最终飞出磁场区域，则B应满足什么要求？
小结： 临界问题的分析方法 1、理解轨迹的变化 （从小到大） 2、找临界状态：
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m q
v0
B
L
L
例2．如图，若电子的电量e，质量m，磁感应强度B 及宽度d已知，若要求电子不入右边界穿出，则初速 度V0有什么要求？
z..x..x..k
×
×
d×
×
× ·×
a
×
× ×
× × 导电液体
×
b×
L
·
×
×
×
×
d×
×
× ·× ×
a
×
×
× ×
×
× × 导电液体
b×
L
·
U ab q qBv d V (体积) Q(流量) t d 2 V ( ) L 2
Q
dU ab
4B
例．一种测量血管中血流速度的仪器原理图,如 图所示,在动脉血管两侧分别安装电极并加磁场, 设血管直径为2mm,磁场的磁感应强度为0.080T, 电压表测出电压为0.01V,则血流速度大小为多 少?
h
V0 2h Vy Vx V
m v0 E 2qh
2
v 2v0
m v0 B hq
2h
练习1.如图，在xoy平面内，I象限中有匀强电场， 场强大小为E，方向沿y轴正方向，在x轴的下方 有匀强磁场，磁感强度大小为B，方向垂直于纸 面向里，今有一个质量为m，电量为e的电子（不 计重力),从y轴上的P点以初速度v0垂直于电场方 向进入电场。经电场偏转后，沿着与x轴正方向 成45o进入磁场，并能返回到原出发点P。 求: (1)作出电子运动轨迹的示意图， 并说明电子的运动情况 (2）P点离坐标原点的距离h。 (3)电子从P点出发经多长 时间第一次返回P点？
练习2：如图所示,在x轴上方有垂直于xy平面 的匀强磁场, 磁感应强度为B,在x轴下方有沿y 轴负方向的匀强电场,场强为E，一质量为m， 电量为-q的粒子从坐标原点O沿着y轴正方向 射出，射出之后， 第三次到达x轴时， 它与O点的距离为L， 求此时粒子射出时的 速度和运动的总路程 （L，0） （重力不计） L mv 4 qB
B e v0 v0
变化1：若初速度与边界成α =60° 角，则初速度有什么要求？
变化2：若初速度向上与边界成 α =60°角，则初速度有什么要 求？
d
B
练习、在真空中半径r=3×10－2m的圆形区域内有一匀 强磁场，磁感应强度B=0.2T，方向如图所示。一带正 电的粒子以v0=1.2×106m/s的初速度从磁场边界上直 不计粒子重力，则粒子在磁场中运动的最长时间为多
径ab端的a点射入磁场，已知粒子比荷 q/m=108C/kg ， 少？
B b
a
r O
带电粒子在复合场中的运动
能忽略带电体重力的情况下，则只需考虑电场和 磁场。这时有两种情况：
1、电场和磁场成独立区域 处理方法： 分阶段求解 2、电场和匀强磁场共存区域 处理方法： 二力平衡~匀速直线运动 功 能 关 系
例2：一个带电微粒在图示的正交匀强电 场为E和匀强磁场为B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_____。(已知重力加速度为g)
Eq=mg r=mv/qB
B
E
v=Bgr/E
例3：如图所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强 沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场 方向垂直xy平面（纸面）向外。一电量为q、质量为m的 带正电的运动粒子，经过y轴上y＝h处的点P1时速率为v0， 方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x＝2h处的 P2点进 入磁场，并经过y轴上y＝2h处的P3点。不计重力。求（l） 电场强度的大小。（2）粒子到达P2时速度的大小和方向。 （3）磁感应强度的大小。
:速度选择器
zxxk
例2．如图有一混合正离子束先后通过正交 电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果 这束正离子束流在区域Ⅰ中不偏转，进入 区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正 离子具有相同的 （AD ） A．速度 B．质量 C．电荷 D．荷质比
z.x.x.k
电磁流量计
例1:如图所示为电磁流量计的示意图，直径为 d的非磁性材料制成的圆形导管内，有可以导 电的液体流动，磁感应强度为B的匀强磁场垂 直液体流动方向而穿过一段圆形管道。若测得 管壁内a、b两点的电势差为Uab，试求管中液 体的流量Q为多少m3/s