带电粒子在磁场、复合场中的运动文稿.ppt

带电粒子在磁场、复合场中的运动如图所示，铜棒质量为m=0.1kg,静止在相距L=8cm的水平导轨上,两者之间的动摩擦因数为µ=0.5,现在铜棒中通以I=5A的电流,要使铜棒滑动,可在两导轨间加一个匀强磁场,求所加磁场的磁感应强度B的最小值(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2).一、带电粒子在有界磁场中的运动1．如图，ABCD是边长为的正方形。质量为m、电荷量为e的电子以大小为v0的初速度沿纸面垂直于BC边射入正方形区域。在正方形内适当区域中有匀强磁场。电子从BC边上的任意点入射，都只能从A点射出磁场。不计重力，求：（1）此匀强磁场区域中磁感应强度的方向和大小；（2）此匀强磁场区域的最小面积。你能看出入射点的轨迹是什么吗？A2.在真空中，半径r=3X10-2m的圆形区域内有一匀强磁场,磁场的磁感应强度B=0.2T,方向如图所示,一带正电的粒子以V0=1X106m/s的初速度从磁场边界上直径ab一端点射入磁场，已知该粒子的比荷q/m=108C/kg,不计粒子重力，若要使粒子飞离磁场时有最大的偏转角，其入射时粒子的方向应如何（用V0与Oa的夹角θ表示）？最大偏转角为多大？小结：求解这类问题的基本步骤：（1）画轨迹：即确定圆心，用几何方法求半径并画出轨迹。（2）找关系：①从轨迹中寻找几何关系；②轨迹半径与磁感应强度、运动速度相联系；③偏转角度与圆心角、运动时间相联系；④在磁场中运动时间与周期相联系。⑤画动态图分析临界条件和多解问题。（3）用规律：即牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是半径公式与周期公式。二、带电粒子在分界场中的运动23.（16分）在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示。不计粒子重力，求（1）M、N两点间的电势差UMN；（2）粒子在磁场中运动的轨道半径r；（3）粒子从M点运动到P点的总时间t。（2009年高考宁夏理综卷）25．(18分)如图所示，在第一象限有一均强电场，场强大小为E，方向与y轴平行；在x轴下方有一均强磁场，磁场方向与纸面垂直。一质量为m、电荷量为-q(q>0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场，在x轴上的Q点处进入磁场，并从坐标原点O离开磁场。粒子在磁场中的运动轨迹与y轴交于M点。已知OP=,。不计重力。求（1）M点与坐标原点O间的距离；（2）粒子从P点运动到M点所用的时间。在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限以ON为直径的半圆形区域内，存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上y=h处的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上x=2h的P点进入磁场，最后以垂直于y轴的方向射出磁场，如图所示。不计粒子重力，求：（1）电场强度大小E；（2）粒子在磁场中运动的轨道半径r;(3)粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间t.小结：带电粒子分别在两个区域内做两种不同性质的运动，尽管运动过程较为复杂，但对于每一段运动又较为简单，解决这类问题的关键往往在于分析运动连接点的速度。技巧：分段计论，逐步展开，画好轨迹，注意连接点速度。（2009年高考北京理综卷）19．如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场。一带电粒子a（不计重力）以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O′点（图中未标出）穿出。若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b（不计重力）仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子bA．穿出位置一定在O′点下方B．穿出位置一定在O′点上方C．运动时，在电场中的电势能一定减小D．在电场中运动时，动能一定减小（2009年高考广东物理卷）12．图9是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是A．质谱仪是分析同位素的重要工具B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C．能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小（2009年高考天津理综卷）11.(18分)如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球