带电粒子在圆形磁场中的运动课件.ppt
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- 关 键 词:
- 带电 粒子 圆形 磁场 中的 运动 课件
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1、华罗庚华罗庚 科学的灵感,决不是坐等可以等来的。如果说,科学上的发现有什么偶然的机遇的话,那么这种“偶然的机遇”只能给那些学有素养的人,给那些善于独立思考的人,给那些具有锲而不舍精神的人,而不会给懒汉。例例1.如图所示,在真空中半径如图所示,在真空中半径R=3.010-2m的圆形的圆形区域内,有磁感应强度区域内,有磁感应强度B=0.25T,方向如图的匀强,方向如图的匀强磁场,一束带正电的粒子以初速度磁场,一束带正电的粒子以初速度v=1.0106m/s,从磁场边界上的从磁场边界上的a端沿直径端沿直径ab方向射入磁场,且初方向射入磁场,且初速方向都垂直于磁场方向,若该束粒子的比荷速方向都垂直于磁场
2、方向,若该束粒子的比荷q/m=1.0108C/kg,不计粒子重力,不计粒子重力. 求:粒子通过磁场的偏向角和时间求:粒子通过磁场的偏向角和时间 .BvabO问题问题1.如果不改变磁场,你有哪些方法改变偏向角?如果不改变磁场,你有哪些方法改变偏向角?BvabOO1O2O3O4OBvabO 问题问题2.粒子以什么角度射入,在磁场中运动粒子以什么角度射入,在磁场中运动的时间最长?的时间最长?讨论:讨论:带电粒子通过圆形磁场区域运动的速度方向及轨带电粒子通过圆形磁场区域运动的速度方向及轨迹的几何特点。迹的几何特点。BvvOOBvvOOrrr22问题问题3.如果磁场不变,要求粒子射出场区的方如果磁场不变
3、,要求粒子射出场区的方向与入射方向的夹角为向与入射方向的夹角为900,则需要具备什么,则需要具备什么条件?条件?BvO思考思考4. 在上一问题的前提下,如果粒子以任意角在上一问题的前提下,如果粒子以任意角度度从磁场边界上的从磁场边界上的a端射入磁场端射入磁场,则正离子射出磁场则正离子射出磁场区域的方向有什么特点?区域的方向有什么特点? BvabOvv讨论已知质子的质量为已知质子的质量为m,电量为,电量为 e。今在某一平面内有。今在某一平面内有M、N两点,两点,MN= l,从从M点向平面内各个方向发点向平面内各个方向发射速率均为射速率均为v的质子,请在图中设计一个匀强磁场的质子,请在图中设计一个
4、匀强磁场分布,使得由分布,使得由M点发出的质子都能够汇聚到点发出的质子都能够汇聚到N点。点。(要求在图中画出磁场的分布情况)(要求在图中画出磁场的分布情况)MN总结总结分析带电粒子在圆形磁场中的偏转问题方法:分析带电粒子在圆形磁场中的偏转问题方法:1.找圆心,画轨迹;找圆心,画轨迹;2.充分利用关于圆心连线的对称性特点;充分利用关于圆心连线的对称性特点;3.对于最大偏向角,及最长时间利用动态圆的方法对于最大偏向角,及最长时间利用动态圆的方法思考。思考。本课关键词本课关键词 圆形磁场圆形磁场 偏向角、圆心角偏向角、圆心角 最长时间最长时间 对称性对称性 动态圆动态圆 最小磁场面积问题最小磁场面积
5、问题 练习练习1、一质量为、一质量为m、带电量为、带电量为q的粒子以速度的粒子以速度v0从从O点沿点沿轴正方向轴正方向立即立即射入磁感强度为的一圆形匀强磁场区域,磁射入磁感强度为的一圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面,粒子飞出磁场区后,从处穿过轴,速场方向垂直于纸面,粒子飞出磁场区后,从处穿过轴,速度方向与轴正向夹角为度方向与轴正向夹角为30,如图,如图1所示(粒子重力忽略所示(粒子重力忽略不计)。不计)。 试求:试求: (1)圆形磁场区的最小面积;)圆形磁场区的最小面积; (2)粒子从)粒子从O点进入磁场区到达点进入磁场区到达b点所经历的时间;点所经历的时间; (3)b点的坐标。点的坐标。
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