带电粒子在磁场中运动轨迹确定及科技应用课件.pptx

1、一、带电粒子在磁场中做匀速圆一、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动圆心和半径确定周运动圆心和半径确定二、带电粒子在磁场中运动的科二、带电粒子在磁场中运动的科技应用技应用A如图实线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁如图实线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为场，磁感应强度为B=0.25T，一束电子流沿圆形磁，一束电子流沿圆形磁场的直径方向以速度场的直径方向以速度v=106m/s射入磁场，电子束经射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向偏转过磁场区后，其运动方向偏转=74=740 0（电子比荷（电子比荷q/m=108C/kg，sin370=0.6，sin48.600.75)（1）

2、求磁场区域半径）求磁场区域半径r（2）若在）若在A点改变粒子的入射方向点改变粒子的入射方向但仍保持带电粒子在纸面内运动和但仍保持带电粒子在纸面内运动和速率不变，则粒子在这个磁场中运速率不变，则粒子在这个磁场中运动的最长时间是多少？动的最长时间是多少？VA 已知圆轨迹上两点速度方向可确定圆心和半径已知圆轨迹上两点速度方向可确定圆心和半径0.03m，6.79*10-8 sA 电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为术实现的。电子束经过电压为U的加速电场后，的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示。磁场方向垂进入一圆形匀强磁场

3、区，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区的中心为直于圆面。磁场区的中心为O，半径为，半径为r。当不。当不加磁场时，电子束将通过加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心点而打到屏幕的中心M点。为了让电子束射到屏幕边缘点。为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度场，使电子束偏转一已知角度，此时磁场的磁，此时磁场的磁感应强度感应强度B应为多少？应为多少？(电子荷质比为电子荷质比为e/m,重力不重力不计计)vv2tan21emUr 2、如图所示，有垂直坐标平面的范围足够、如图所示，有垂直坐标平面的范围足够大的匀强磁场，磁感应强度为大的匀强磁场，磁感应强度为B，方向向里

4、，方向向里。一带正电荷量为。一带正电荷量为q的粒子，质量为的粒子，质量为m，从，从O点以某一初速度垂直射入磁场，其轨迹与点以某一初速度垂直射入磁场，其轨迹与x、y轴的交点轴的交点A、C到到O点的距离分别为点的距离分别为a、b。试求：。试求：（1）初速度方向与）初速度方向与x轴夹角；轴夹角；（2）初速度的大小。）初速度的大小。xyACO已知两条弦已知两条弦(或圆轨迹上的三个点或圆轨迹上的三个点)可确定圆心和半径可确定圆心和半径 3、如图所示，在、如图所示，在x轴以下轴以下的区域内存在匀强磁场，的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于磁场方向垂直于xOy平面并平面并指向纸面外，磁感应强度指向纸面外，磁

5、感应强度为为B。一带正电的粒子以速。一带正电的粒子以速度度v从从O点射入磁场，入射点射入磁场，入射方向在方向在xy平面内，与平面内，与x轴正轴正方向的夹角为方向的夹角为 。若粒子。若粒子射出磁场的位置在射出磁场的位置在X轴上与轴上与O点的距离为点的距离为L，求该粒子，求该粒子的电量和质量之比的电量和质量之比q/m。xy O已知圆轨迹上一点的速度方向及一条弦可确定圆心和半径已知圆轨迹上一点的速度方向及一条弦可确定圆心和半径 4、在边长为在边长为L的正方形区域内存在垂直纸面向里的的正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场匀强磁场B，电子从，电子从a点沿点沿ab方向射入磁场，设电子方向射入磁场，设电子

6、质量为质量为m，电荷量为，电荷量为e。求：。求：（1）从）从c点射出的电子速度为点射出的电子速度为vc，时间为，时间为tC，从，从d点射点射出的电子速度为出的电子速度为vd，时间为，时间为td，则，则 vc：vd？，？，tc：td？（2）要使电子从）要使电子从bc中点中点M射出，射出，vM？（3）要使电子从）要使电子从dc中点中点N射出，射出，vN？cbMadNcbMadN 5、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的的匀强磁场，磁感应强度为匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直，磁场方向垂直纸面向里，纸面向里，MN、PQ是磁场的边界，质量为是磁场的边界，质量为m，

7、带电为，带电为q的粒子，先后两次沿着与的粒子，先后两次沿着与MN夹角为夹角为(0）的方向垂直磁感线）的方向垂直磁感线射入匀强磁场射入匀强磁场B中中.第一次，粒子以速度第一次，粒子以速度v1射射入磁场，粒子刚好没能从入磁场，粒子刚好没能从PQ边界射出磁场；边界射出磁场；第二次粒子以速度第二次粒子以速度v2射入磁场，粒子刚好垂射入磁场，粒子刚好垂直直PQ射出磁场射出磁场.（不计重力影响）求：求（不计重力影响）求：求v1/v2的值的值6、如图所示，在铅板、如图所示，在铅板AB上有一个放射源上有一个放射源S可向可向各个方向射出速率各个方向射出速率v=2.04107m/s的的射线。射线。C、D为足够大荧

8、光屏，为足够大荧光屏，AB、CD间距间距d=10cm，其中存在磁感应强度大小其中存在磁感应强度大小B=6.0104T的匀强的匀强磁场，方向垂直纸面向内，已知磁场，方向垂直纸面向内，已知粒子的荷质粒子的荷质比比e/m=1.71011C/kg，求：这时在竖直方向上，求：这时在竖直方向上能观察到荧光屏亮斑区的长度。能观察到荧光屏亮斑区的长度。AB 。CDS如图所示，在平行金属板间有匀强电场和匀强磁如图所示，在平行金属板间有匀强电场和匀强磁场，方向如图，有一束正电荷沿中心线方向水平场，方向如图，有一束正电荷沿中心线方向水平射入，却分成三束分别由射入，却分成三束分别由a a、b b、c c三点射出，这三

9、三点射出，这三束带电粒子进入板间的速度大小关系束带电粒子进入板间的速度大小关系.(.(重力不计重力不计)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源具，它的构造原理如图，离子源S产生的各种不同正产生的各种不同正离子束离子束(速度可看作为零速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离上，设离子在子在P上的位置到入口处上的位置到入口处S1的距离为的距离为x，可以判断，可以判断A、若离子束是同位素，则、若离子束是同位素，

10、则x越大，离越大，离子质量越大子质量越大B、若离子束是同位素，则、若离子束是同位素，则x越大，离越大，离子质量越小子质量越小C、只要、只要x相同，则离子质量一定相同相同，则离子质量一定相同D、只要、只要x相同，则离子的荷质比一定相同，则离子的荷质比一定相同相同U SP磁流体发电机 如图是磁流体发电机，其原理是：等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛仑兹力作用下发生上、下偏转而聚集到A、B板上，产生电势差设A、B平行金属板的面积为 S，相距 l，等离子气体的电阻率为，喷入气体速度为v，板间磁场的磁感强度为B，板外电阻为R，当等离子气体匀速通过AB板间时，A、B板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为

11、电源电动势电动势 E=_。R中电流I=_回旋加速器abcdetuMNU0-U0TMN 如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m、电量为q的质子，使质子由静止加速到能量为E后，由A孔射出(不考虑相对论效应）求：（1）加速器中匀强磁场B的方向和大小；（2）设两D形盒间距离为d，其间电压为U，电场视为匀强电场，质子每次经电场加速后能量增加，加速到上述能量所需回旋周数是多少；（3）加速到上述能量所需时间为多少电磁流量计 如图为电磁流量计的示意图，非磁性管直径为d，内有导电液体流动，在垂直液体流向加一指向纸内的匀强磁场B，测得液体a、b两点间的电势差为U，则管内导电液体的流量Q=。霍尔效应 如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面 A之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U=式中的比例系数k称为霍尔系数