带电粒子在电磁场中的运动资料.ppt

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1、带电粒子在电磁场中的运动带电粒子在电磁场中的运动在电场中的运动直线运动：如用电场加速或减速粒子偏转：类平抛运动，一般分解成两个分运动匀速圆周运动：以点电荷为圆心运动或受装置约束在磁场中的运动直线运动：带电粒子的速度与磁场平行时匀速圆周运动：带电粒子的速度与磁场垂直时在复合场中的运动直线运动：垂直运动方向的力必定平衡匀速圆周运动：重力与电场力一定平衡，由洛伦兹力提供向心力一般的曲线运动：运动电荷的受力情况仅在电场力作用下仅在磁场力作用下在复合场力作用下电荷的曲线运动情况类平抛运动圆周运动多过程运动运用的知识和方法

2、三种场力的知识运动学公式运动的合成与分解三大力学规律圆的几何知识边界条件的寻找和隐含条件的挖掘实际应用示波器回旋加速器质谱仪显像管类型1：多解与临界例1:如图所示，现有一质量为m、电量为e的电子从y轴上的P（0，a）点以初速度v0平行于x轴射出，为了使电子能够经过x轴上的Q（b，0）点，可在y轴右侧加一垂直于xOy平面向里、宽度为L的匀强磁场，磁感应强度大小为B，该磁场左、右边界与y轴平行,上、下足够宽（图中未画出）.已知，L＜b。试求磁场的左边界距坐标原点的可能距离．（结果可用反三角函数表示）xy0Qv0P解

3、：设电子在磁场中作圆周运动的轨道半径为r,则①解得②⑴当r>L时，磁场区域及电子运动轨迹如图1所示，θθxy0Qv0P图1由几何关系有③则磁场左边界距坐标原点的距离为④（其中）⑤②当r

4、三个区域，在三个区域中分别存在匀强磁场B1、B2、B3，其大小满足B2=2B1=2B3=0.02T，方向如图甲所示.在Ⅱ区域中的y轴左右两侧还分别存在匀强电场E1、E2（图中未画出），忽略所有电、磁场的边缘效应.ABCD是以坐标原点O为中心对称的正方形，其边长L=0.2m.现在界面PQ上的A处沿y轴正方向发射一比荷为108C/kg的带正电荷的粒子（其重力不计），粒子恰能沿图中实线途经BCD三点后回到A点并做周期性运动，轨迹构成一个“0”字.己知粒子每次穿越Ⅱ区域时均做直线运动.（1）求E1、E2场的大小和方向.

5、（2）去掉Ⅱ和Ⅲ区域中的匀强电场和磁场，其他条件不变，仍在A处以相同的速度发射相同的粒子，请在Ⅱ和Ⅲ区城内重新设计适当的匀强电场或匀强磁场，使粒子运动的轨迹成为上、下对称的“8”字，且粒子运动的周期跟甲图中相同，请通过必要的计算和分析，求出你所设计的“场”的大小、方向和区域，并在乙图中描绘出带电粒子的运动轨迹和你所设计的“场”.（上面半圆轨迹己在图中画出）Oy/mx/mDABCQMNPB2B1B2ⅢⅠⅡⅡB3乙Oy/mx/mDABCQMNPB2B1B2B3ⅢⅠⅡⅡ甲解：（1）Ⅰ、Ⅲ区域中在Ⅱ区域的电磁场中运动满

6、足方向水平向右方向水平向左。同理Oy/mx/mDABCQMNPB2B1B2B3ⅢⅠⅡⅡ甲Oy/mx/mDABCQMNPB1ⅢⅠⅡⅡ（2）根据对称性，在区域Ⅲ中只能存在匀强磁场,且满足B3=B1=0.01T，方向垂直纸面向外。B3由于周期相等，所以在区域Ⅱ中只能存在匀强电场，且方向必须与x轴平行，从B点运动至O点做类平抛运动,时间沿x轴方向的位移是L/2,则由牛顿第二定律qE=ma代入数据解得根据对称性电场方向图示。拓展1、如图所示，在半径为R的圆形区域内外分别存在着垂直纸面向里和向外的匀强磁场，磁感应强度都为B

7、。一质量为m、电量为q的正离子，以速度过vo从边界上的P点沿指向圆心O点的方向射入磁场。已知满足条件⑴试分析离子的运动情况，并画出其运动轨迹；⑵若将圆形区域外磁场的磁感应强度的大小改为B/3，情况如何？改变圆形区域外的磁场方向呢？两种情况的轨迹如图所示。拓展2、如图（a）所示，在半径为R1的圆环区域内和半径为R2的圆环区域外分别有垂直于纸面处外和向里的匀强磁场，磁感应强度分别为2B和B；在两圆环之间的区域是无场区。一质量为m，电量为q的正离子，以速率vo从外边界上的P点沿指向圆心O的方向射出。已知R2=2R1=

8、mvo/qB.⑴试分析离子的运动情况，并画出其运动轨迹；⑵若只将R2圆环区域外的磁场方向改为向外，则情况又会如何？轨迹如图拓展3、如图所示，空间分布着三个感应强度分别为B/2、B、2B的匀强磁场区域，一个质量为m，电量为q的带正电粒子，其重力不计，以速率vo从边界上的P点沿纸面且垂直于边界向下射出。已知满足条件d=mvo/2qB.⑴试分析粒子的运动情况，并画出其运动轨迹；⑵若只将MN边