有界磁場(chǎng)(六類(lèi)).ppt

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1、帶電粒子在6類(lèi)有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題一、直線邊界(單邊有界)二、平行邊界（雙邊有界）三．帶電粒子在矩形邊界(四邊)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)四、非平行直線邊界五、圓形邊界六、帶電粒子在環(huán)形磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、直線邊界(單邊有界)1、帶電粒子進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱(chēng)性2、因速度速度方向不同，存在四種可能的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖。平行于邊界入射沒(méi)畫(huà)出。3、注意：幾何關(guān)系六種邊界介紹二、平行邊界（雙邊有界）1、因入射速度方向不同，有三類(lèi)可能的運(yùn)動(dòng)軌跡a,b,c2、存在4種臨界情況：a中2種，b中1種，c中1種初速度方向與邊界平行、垂直、斜交①速度較小時(shí)，作半圓運(yùn)動(dòng)

2、后從原邊界飛出②速度增為某臨界值時(shí)，粒子作半圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡與另一邊界相切③速度較大時(shí)，粒子作部分圓周運(yùn)動(dòng)后，從另一邊界飛出SBP切點(diǎn)SSQP切點(diǎn)QQ①速度較小時(shí)，作圓周運(yùn)動(dòng)通過(guò)射入點(diǎn)；②速度增為某臨界值時(shí)，粒子作圓周運(yùn)動(dòng)，與另一邊界相切③速度較大時(shí)，粒子作部分圓周運(yùn)動(dòng)后，從另一邊界飛出圓心在過(guò)入射點(diǎn)跟跟速度方向垂直的直線上圓心在過(guò)入射點(diǎn)跟邊界垂直的直線上圓心在磁場(chǎng)原邊界上P切點(diǎn)①速度較小時(shí)，作圓弧運(yùn)動(dòng)后從原邊界飛出；②速度增為某臨界值時(shí)，粒子作部分圓周運(yùn)動(dòng)其軌跡與另一邊界相切③速度較大時(shí)粒子作部分圓周運(yùn)動(dòng)后從另一邊界飛出分

3、析：粒子初速度方向與邊界垂直、平行、斜交時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡三．帶電粒子在矩形邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（四邊有界）oBdabcθB1、圓心在磁場(chǎng)原邊界上2、圓心在過(guò)入射點(diǎn)跟速度方向垂直的直線上①速度較小時(shí)粒子沿半圓運(yùn)動(dòng)后從原邊界飛出②速度在某一范圍內(nèi)時(shí)沿圓弧從左邊界飛出③速度更大的粒子沿部分圓周從對(duì)面邊界飛出。①速度較小時(shí)粒子做部分圓周運(yùn)動(dòng)后從原邊界飛出②速度在某一范圍內(nèi)從上邊界飛出③速度較大的粒子做部分圓周運(yùn)動(dòng)從右邊界飛出④速度更大的粒子做部分圓周運(yùn)動(dòng)從下邊界飛出。vv4、非平行直線邊界如:三角形邊界等五、圓形邊界1、沿半徑方向射入必沿

4、半徑向射出2、不沿半徑入射時(shí)，要具體分析3、牛頓定律和幾何知識(shí)是要點(diǎn)六、環(huán)形邊界磁場(chǎng)問(wèn)題1、與圓形磁場(chǎng)相似2、注意圓周運(yùn)動(dòng)三確定：圓心、圓周、半徑3、所用知識(shí)主要是洛倫茲力、向心力、幾何知識(shí)等典例分析例1一負(fù)粒子，質(zhì)量為m，電量大小為q，以速率v垂直于屏S經(jīng)過(guò)小孔O射入有勻強(qiáng)磁場(chǎng)的真空室中.磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直.求粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后到達(dá)屏S上時(shí)的位置與O點(diǎn)的距離.OBSV一、在半無(wú)界(單邊有界)磁場(chǎng)區(qū)中的運(yùn)動(dòng)解：經(jīng)過(guò)分析可知，OS的距離即為粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的直徑。初速垂直于邊界即練習(xí)1如圖所示，在y<0的區(qū)域內(nèi)

5、存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于xy平面并指向紙面外。一帶正電的粒子以速度V0從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)，入射方向在xy平面內(nèi)，與x軸正方向的夾角為θ，若粒子射出磁場(chǎng)的位置與O點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，求粒子運(yùn)動(dòng)的半徑和運(yùn)動(dòng)時(shí)間。xyo解：如圖所示作輔助線，由幾何知識(shí)可得：故運(yùn)動(dòng)半徑為運(yùn)動(dòng)時(shí)間為初速與邊界斜交練習(xí)2如圖,在一水平放置的平板MN上方有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向垂直于紙面向里。許多質(zhì)量為m,帶電量為+q的粒子,以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個(gè)方向,由小孔O射入磁場(chǎng)區(qū)域,不計(jì)重力及粒子間的影響.圖中陰影部分表示帶電粒

6、子可能經(jīng)過(guò)的區(qū)域,其中哪個(gè)圖是正確的?R=mv/qB.MNBO2RR2RMNO2RR2RMNO2R2R2RMNOR2R2RMNOD.A.B.C.動(dòng)圓問(wèn)題解：帶電量為+q的粒子,以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個(gè)方向,由小孔O射入磁場(chǎng)區(qū)域,由R=mv/qB,各個(gè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑均相同,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡圓圓心是在以O(shè)為圓心、以R=mv/qB為半徑的1/2圓弧上,如圖虛線所示。各粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖實(shí)線所示:帶電粒子可能經(jīng)過(guò)的區(qū)域如圖斜線所示。A對(duì)。2RR2RMNO練習(xí)3如圖，在x軸的下方存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.20T、垂

7、直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。y=5cm的上方存在著同樣的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量m=1.67x10-27kg、電量q=1.6x10-19C的質(zhì)子，從原點(diǎn)O以v0=5.0x105m/s的速度沿與x軸30°角斜向上垂直磁場(chǎng)射入，經(jīng)過(guò)上方和下方磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)作用后，正好以相同的速度經(jīng)過(guò)x軸上的某點(diǎn)A。求：（1）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑（2）A點(diǎn)的坐標(biāo)。xyOy=5cmyoxACD解：作如圖所示輔助線（1）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為（2）由幾何知識(shí)可得：OCA是等腰三角形所以其中故即A點(diǎn)坐標(biāo)為拓展：能求出粒子運(yùn)動(dòng)的周期嗎？在反向單邊有界磁場(chǎng)區(qū)中的運(yùn)動(dòng)

8、練習(xí)4在xoy平面內(nèi)有兩個(gè)方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在y軸左邊的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，右邊的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B。一質(zhì)量為m、電量為q的電子以速度v與x軸正方向成60°斜向上的從原點(diǎn)射出。求電子每運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期在y軸上前進(jìn)的距離。OxyOxy解：如圖所示作輔助線AB設(shè)兩圓切點(diǎn)為A，電子第二次從B點(diǎn)通過(guò)y軸，則由幾何知識(shí)可