高二磁场小结.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高二磁场小结,两个具体问题：,1,、圆心的确定,（,1,）已知两个速度,方向,：可找到两条半径，其交点是圆心。,（,2,）已知入射,方向,和出射,点,的位置：,通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作中垂线，交点是圆心。,2,、运动时间的确定：,2,带电粒子在磁场中运动,1,、找圆心：,2,、定半径：,3,、确定运动时间：,注意：,用弧度表示,几何法求半径,向心力公式求半径,C,D,B,v,如图所示，在,B,=9.1x10,-4,T,的匀强磁场中，,C,、,D,是垂直于磁场方向的同一平面上的两点，相距,d,=0.05m,。在磁场中运动的电子经过,C,点时的速度方向与,CD,成,=,30,0,角，并与,CD,在同一平面内，问：,(1),若电子后来又经过,D,点，则电子的速度大小是多少？,(2),电子从,C,到,D,经历的时间是多少？,(,电子质量,m,e,-31,kg,，电量,e,-19,C),6-9,s,(,一,),、带电粒子在无界磁场中的运动,【,例,1】,如图直线,MN,上方有磁感应强度为,B,的匀强磁场。正、负电子同时从同一点,O,以与,MN,成,30,角的同样速度,v,射入磁场（电子质量为,m,，电荷为,e,），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？,M,N,B,O,v,答案为射出点相距,时间差为,关键是找圆心、找半径和用对称。,（二）、带电粒子在单边界磁场中的运动,练习,1.,一个负离子，质量为,m,，电量大小为,q,，以速率,v,垂直于屏,S,经过小孔,O,射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。磁感应强度,B,的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于图,1,中纸面向里,.,（,1,）求离子进入磁场后到达屏,S,上时的位置与,O,点的距离,.,（,2,）如果离子进入磁场后经过时间,t,到达位置,P,，证明,:,直线,OP,与离子入射方向之间的夹角,跟,t,的关系是,O,B,S,v,P,【,例,2】,一个质量为,m,电荷量为,q,的带电粒子从,x,轴上的,P,（,a,，,0,）点以速度,v,，沿与,x,正方向成,60,的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于,y,轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度,B,和射出点的坐标。,y,x,o,B,v,v,a,O,/,射出点坐标为（,0,，）,例：一束电子（电量为,e,）以速度,V,0,垂直射入磁感应强度为,B,，宽为,d,的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与电子原来入射方向成,30,0,角，求：电子的质量和穿过磁场的时间。,B,v,0,e,30,d,2dBe/v,0,d/3v,0,小结：,1,、两洛伦磁力的交点即圆心,2,、偏转角：初末速度的夹角。,3,、偏转角,=,圆心角,(,三,),、带电粒子在双边界磁场中的运动,变化,1,：在上题中若电子的电量,e,，质量,m,，磁感应强度,B,及宽度,d,已知，若要求电子不从右边界穿出，则初速度,V,0,有什么要求？,B,e,v,0,d,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：,（切线夹角平分线找圆心）,变化,2,：若初速度与边界成,=60,度角，则初速度有什么要求？,B,v,0,变化,3,：若初速度向上与边界成,=60,度角，则初速度有什么要求？,例：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,V,0,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？,B,v,0,q,m,L,L,圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。,(一)、带电粒子在无界磁场中的运动,例5：如图，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝、和，外筒的外半径为，在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感强度的大小为。,如图中圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，现有一电量为q，质量为m的正离子从a点沿圆形区域的直径射入，设正离子射出磁场区域的方向与入射方向的夹角为600，求此正离子在磁场区域内飞行的时间及射出磁场时的位置。,1998年6月，我国科学家研制的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空，寻找宇宙中反物质存在的证据.,在磁场中运动的电子经过C点时的速度方向与CD成=300角，并与CD在同一平面内，问：,（1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离.,1998年6月，我国科学家研制的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空，寻找宇宙中反物质存在的证据.,（切线夹角平分线找圆心）,求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。,通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作中垂线，交点是圆心。,小结：临界问题的分析方法,电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示。,经历时间由 得出,（切线夹角平分线找圆心）,B,v,0,q,m,L,L,情境：,已知：,q,、,m,、,v,0,、,d,、,L,、,B,求：要求粒子最终飞出磁场区域，对粒子的入射速度,v,0,有何要求？,求：要求粒子最终飞出磁场区域，对粒子的入射速度v0有何要求？,小结：临界问题的分析方法,在磁场中运动的电子经过C点时的速度方向与CD成=300角，并与CD在同一平面内，问：,求：要求粒子最终飞出磁场区域，对粒子的入射速度v0有何要求？,射出点坐标为（0，）,（切线夹角平分线找圆心）,由对称性，射出线的反向延长线必过磁场圆的圆心。,如图中圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，现有一电量为q，质量为m的正离子从a点沿圆形区域的直径射入，设正离子射出磁场区域的方向与入射方向的夹角为600，求此正离子在磁场区域内飞行的时间及射出磁场时的位置。,如图所示，在B=9.,物理学家推测，既然有反粒子存在，就可能有由反粒子组成的反物质存在.,宇宙射线中的各种粒子从板PQ中央的小孔O垂直PQ进入匀强磁场区，在磁场中发生偏转，并打在附有感光底片的板MN上，留下痕迹.,如图中圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，现有一电量为q，质量为m的正离子从a点沿圆形区域的直径射入，设正离子射出磁场区域的方向与入射方向的夹角为600，求此正离子在磁场区域内飞行的时间及射出磁场时的位置。,关键是找圆心、找半径和用对称。,在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿向外的电场。,要使带电粒子与圆筒内壁碰撞多次后仍从A点射出，问发生碰撞的最少次数?,通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作中垂线，交点是圆心。,1998年6月，我国科学家研制的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空，寻找宇宙中反物质存在的证据.,（四）、带电粒子在圆形磁场区域中的运动,如图中圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为,B,，现有一电量为,q,，质量为,m,的正离子从,a,点沿圆形区域的直径射入，设正离子射出磁场区域的方向与入射方向的夹角为,60,0,，求此正离子在磁场区域内飞行的时间及射出磁场时的位置。,a,o,由对称性，射出线的反向延长线必过磁场圆的圆心。,注,:,画好辅助线（半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线）,偏角可由 求出。经历时间由 得出,r v,R,v,O,/,O,例,3,：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,U,的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区的中心为,O,，半径为,r,。当不加磁场时，电子束将通过,O,点而打到屏幕的中心,M,点。为了让电子束射到屏幕边缘,P,，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度,，此时磁场的磁感应强度,B,应为多少？,例,5,：如图，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝、和，外筒的外半径为,，在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感强度的大小为。在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿向外的电场。一质量为、带电量为的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝的点出发，初速为零。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点，则两电极之间的电压应是多少？（不计重力，整个装置在真空中）,【,例,6】,如图所示，一个质量为,m,、电量为,q,的正离子，从,A,点正对着圆心,O,以速度,v,射入半径为,R,的绝缘圆筒中。圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为,B,。要使带电粒子与圆筒内壁碰撞多次后仍从,A,点射出，问发生碰撞的最少次数,?,并计算此过程中正离子在磁场中运动的时间,t?,设粒子与圆筒内壁碰撞时无能量和电量损失，不计粒子的重力。,O,A,v,0,B,O,A,v,0,B,【,例,7】,圆心为,O,、半径为,r,的圆形区域中有一个磁感强度为,B,、方向为垂直于纸面向里的匀强磁场，与区域边缘的最短距离为,L,的,O,处有一竖直放置的荧屏,MN,，今有一质量为,m,的电子以速率,v,从左侧沿,OO,方向垂直射入磁场，越出磁场后打在荧光屏上之,P,点，如图所示，求,O,P,的长度和电子通过磁场所用的时间。,O,M,N,L,A,O,P,练习,:,已经知道，反粒子与正粒子有相同的质量，却带有等量的异号电荷,.,物理学家推测，既然有反粒子存在，就可能有由反粒子组成的反物质存在,.1998,年,6,月，我国科学家研制的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空，寻找宇宙中反物质存在的证据,.,磁谱仪的核心部分如图所示，,PQ,、,MN,是两个平行板，它们之间存在匀强磁场区，磁场方向与两板平行,.,宇宙射线中的各种粒子从板,PQ,中央的小孔,O,垂直,PQ,进入匀强磁场区，在磁场中发生偏转，并打在附有感光底片的板,MN,上，留下痕迹,.,假设宇宙射线中存在氢核、反氢核、氦核、反氦核四种粒子，它们以相同速度,v,从小孔,O,垂直,PQ,板进入磁谱仪的磁场区，并打在感光底片上的,a,、,b,、,c,、,d,四点，已知氢核质量为,m,，电荷量为,e,，,PQ,与,MN,间的距离为,L,，磁场的磁感应强度为,B,.,（,1,）指出,a,、,b,、,c,、,d,四点分别是由哪种粒子留下的痕迹,?,（不要求写出判断过程）,（,2,）求出氢核在磁场中运动的轨道半径；,（,3,）反氢核在,MN,上留下的痕迹与氢核在,MN,上留下的痕迹之间的距离是多少,?,练习,1,如图所示，一束电子（电量为,e,，质量为,m,）以速度,v,垂直于磁感线的方向射入磁感强度为,B,，宽度为,d,的匀强磁场中，若在该磁场右侧,L,处放一荧光屏如图所示，则电子在的,P,点距,O,多远？,当堂训练例题,练习,2.,一个质量为,m,，电荷量为,-q,的粒子，经过,O,点射入存在着匀强磁场的真空室中（磁场足够大），粒子的运动方向与磁感应强度,B,的方向垂直，如图所示。如果粒进入磁场后经过时间,t,到达位置,P,，且,OP=L,。且粒子的入射方向与,OP,之间的夹角,（,90,）求：,（,1,）离子入射的速度,v,；,（,2,）离子从,O,运动到,P,的时间,t,