带电粒子在电磁场中的复杂运动——轨迹分析解读.ppt

带电粒子在电磁场中的复杂运动

------轨迹分析带电粒子在电、磁场中的运动要受到电场力和洛仑兹力的作用,电场力会改变粒子的速度大小和方向，而洛仑兹力只能改变速度方向.在电场力和洛仑兹力交替作用下,粒子时而在磁场中做圆周运动,时而进入电场做匀变速直线运动,时而进入另一磁场,使轨道的圆心发生变化或轨道的半径发生改变.这样,粒子的运动就在不断地变化、不断地重复进行着。所以粒子在不同的电磁场空间运动将会形成各式各样复杂的运动过程。例1、如图所示，在边界上方和下方分别有垂直纸面向里向外的匀强磁场，磁感应强度都为B。一质量为m,电量为q的负离子，以速度vo从边界上的P点沿纸面且垂直于边界向上射出。⑴试分析离子的运动情况，并画出其运动轨迹；⑵若将边界上方磁场的磁感应强度的大不改为2B,方向改为向外，则情况又会如何？⑶试计算上面两种条件下，粒子的运动周期T及沿分界面推进的平均速度大小，经过n周期进沿分界面推进的距离。例2、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。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，方向改为向外，则情况如何？2.磁场+电场例4、如图所示，在半径为R1的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B;在内径为R1，外径为R2的环状区域内有指向圆心的辐向电场。将一质量为m，电量为q的正离子在外边界上的P点无初速度释放。已知内外边界之间的电势差U满足条件U=3qB2R12/2m.试分析离子的运动情况，并画出其运动轨迹。例5、如图所示，在半径为R2的圆形区域外有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B；在内径为R1，外径为R2的环状区域内有北向圆心的辐向电场。将一质量为m，电量为q的正离子在内边界上的P点无初速释放。已知内外边界之间的电势差U满足条件U=qB2R22/2m.试分析离子的运动情况，并画出其运动轨迹。3、磁场+无场+磁场例7、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=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？
4、电场+磁场+磁场5、磁场+磁场+磁场