带电粒子在有界磁场中的运动市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

江苏省兴化中学江苏省兴化中学姜晓军姜晓军带电粒子在有界磁场中运动带电粒子在有界磁场中运动 各位教授老师莅临指导各位教授老师莅临指导 江苏省兴化中学江苏省兴化中学 姜晓军姜晓军热热 烈烈 欢欢 迎迎第1页 各位教授老师莅临指导各位教授老师莅临指导 江苏省兴化中学江苏省兴化中学 姜晓军姜晓军热热 烈烈 欢欢 迎迎第2页江苏省兴化中学江苏省兴化中学姜晓军姜晓军带电粒子在有界磁场中运动带电粒子在有界磁场中运动第3页一、带电粒子在匀强磁场中圆周运动特点一、带电粒子在匀强磁场中圆周运动特点2.求半径求半径:1.向心力由洛仑兹力提供向心力由洛仑兹力提供:【知识回顾】【知识回顾】(v(v越大，越大，r r越大越大)3.求周期求周期:(洛伦兹力不做功洛伦兹力不做功)(周期周期T T与速率、半径均无关与速率、半径均无关)4.角度关系角度关系:vvOAB(偏向角偏向角)O偏转角等于圆心角等于偏转角等于圆心角等于2倍弦切角倍弦切角5.求运动时间：求运动时间：第4页二、带电粒子在磁场中运动问题解题思绪二、带电粒子在磁场中运动问题解题思绪已已知知两两点点速速度度方方向向已知一点速度方向和另一点位置已知一点速度方向和另一点位置两两洛洛伦伦兹兹力力方方向向延延长长线线交交点点为为圆圆心心弦弦垂直平分线与一直径交点为圆心垂直平分线与一直径交点为圆心v1Ov2ABv1ABO找找 圆圆 心心画画轨轨迹迹求求 半半 径径找找 圆圆 心心画画轨轨迹迹找找 圆圆 心心【知识回顾】【知识回顾】第5页一带电粒子在一带电粒子在单直线边界单直线边界磁场中运动磁场中运动二带电粒子在二带电粒子在平行直线边界平行直线边界磁场中运动磁场中运动三带电粒子在三带电粒子在圆形边界圆形边界磁场中运动磁场中运动【新课讲授】【新课讲授】第6页一带电粒子在单直线边界磁场中运动一带电粒子在单直线边界磁场中运动POMNBvdO+qPOMNBvd+q 粒子做半圆运动后粒子做半圆运动后粒子做半圆运动后粒子做半圆运动后垂直原边界飞出垂直原边界飞出垂直原边界飞出垂直原边界飞出-q与磁场边界成与磁场边界成与磁场边界成与磁场边界成 角进入角进入角进入角进入O2MNB 粒子仍以与磁场边粒子仍以与磁场边粒子仍以与磁场边粒子仍以与磁场边界夹角界夹角界夹角界夹角 飞出飞出飞出飞出+q+q垂直磁场边界进入垂直磁场边界进入垂直磁场边界进入垂直磁场边界进入-q第7页例例1.1.如图如图,直线直线MNMN上方有磁感应强度为上方有磁感应强度为B B匀强磁场。匀强磁场。正、负电子同时从同一点正、负电子同时从同一点O,O,以与以与MNMN成成3030O O角一样角一样速度速度v v射入磁场射入磁场（电子质量为（电子质量为（电子质量为（电子质量为m,m,m,m,电荷为电荷为电荷为电荷为e e e e），），），），则正负电子则正负电子在磁场中（在磁场中（）300MNBrrO600Orr600O A.运动时间相同运动时间相同B.运动轨迹半径相同运动轨迹半径相同C.重新回到边界时速度相同重新回到边界时速度相同D.重新回到边界时与重新回到边界时与O点距离相等点距离相等拓展：它们从磁场中射出时相距多远？射出时间差拓展：它们从磁场中射出时相距多远？射出时间差拓展：它们从磁场中射出时相距多远？射出时间差拓展：它们从磁场中射出时相距多远？射出时间差是多少？是多少？是多少？是多少？+e-e第8页二、带电粒子在平行直线边界磁场中运动二、带电粒子在平行直线边界磁场中运动-qBP+q+qQPQQ圆心在过入射点跟跟速圆心在过入射点跟跟速圆心在过入射点跟跟速圆心在过入射点跟跟速度方向垂直直线上度方向垂直直线上度方向垂直直线上度方向垂直直线上圆心在过入射点跟圆心在过入射点跟圆心在过入射点跟圆心在过入射点跟边界垂直直线上边界垂直直线上边界垂直直线上边界垂直直线上圆心在磁场圆心在磁场圆心在磁场圆心在磁场原边界上原边界上原边界上原边界上量变积累到一定程度发生质变，出现临界状态量变积累到一定程度发生质变，出现临界状态构建模型：速度方向不变，大小改变构建模型：速度方向不变，大小改变“吹气球模型吹气球模型”第9页例例2 2如图所表示，空间存在宽度为如图所表示，空间存在宽度为L L无限长匀强磁场区域，无限长匀强磁场区域，磁感应强度磁感应强度为为B B，一个带电粒子质量为，一个带电粒子质量为m m，电量，电量为为+q+q，沿与磁场左边界成，沿与磁场左边界成3030角角垂垂直射入磁场，若该带电粒子能从磁直射入磁场，若该带电粒子能从磁场右侧边界射出，则该带电粒子初场右侧边界射出，则该带电粒子初速度应满足什么条件？（粒子重力速度应满足什么条件？（粒子重力不计）不计）L300第10页L300300解析：当入射速率很小时，粒子会在解析：当入射速率很小时，粒子会在磁场中转动一段圆弧后又从左边界射磁场中转动一段圆弧后又从左边界射出，速率越大，轨道半径越大，当轨出，速率越大，轨道半径越大，当轨道与右边界相切时，粒子恰好不能从道与右边界相切时，粒子恰好不能从右边界射出，如图所表示右边界射出，如图所表示粒子恰好射出时，由几何知识得：粒子恰好射出时，由几何知识得：构建模型构建模型“吹气球模型吹气球模型”第11页拓展拓展1.1.如图，空间存在宽度为L无限长匀强磁场区域，磁感应强度为B，在左边界上有一个点状放射源S，它垂直磁场向磁场内各个方向发射质量均为m，电量均为+q粒子，粒子速度大小均为v0，且满足，求右侧边界被粒子打中区域长度。（粒子重力不计）L第12页L构建模型：当速度大小不变，方向改变构建模型：当速度大小不变，方向改变“转气球模型转气球模型”拓展拓展.如图，空间存在宽度为L无限长匀强磁场区域，磁感应强度为B，在左边界上有一个点状放射源S，它垂直磁场向磁场内各个方向发射质量均为m，电量均为+q粒子，粒子速度大小均为v0，且满足，求右侧边界被粒子打中区域长度。（粒子重力不计）OO思索：假如磁场只有右边界，结果怎样？思索：假如磁场只有右边界，结果怎样？第13页sbL LsaP1P2N构建模型构建模型“转气球模型转气球模型”思索：假如磁场只有思索：假如磁场只有右边界，结果怎样？右边界，结果怎样？L第14页三带电粒子在圆形边界磁场中运动三带电粒子在圆形边界磁场中运动BOO带电粒子沿半径方向射入圆带电粒子沿半径方向射入圆形磁场区域内，必从半径方形磁场区域内，必从半径方向射出向射出径入径出径入径出+q第15页例例例例3 3 3 3在圆形区域内有垂直纸面向里匀强磁场在圆形区域内有垂直纸面向里匀强磁场在圆形区域内有垂直纸面向里匀强磁场在圆形区域内有垂直纸面向里匀强磁场,从磁场边从磁场边从磁场边从磁场边缘缘缘缘A A A A点沿半径方向射人一束速率不一样质子，对这些质子点沿半径方向射人一束速率不一样质子，对这些质子点沿半径方向射人一束速率不一样质子，对这些质子点沿半径方向射人一束速率不一样质子，对这些质子在磁场中运动情况分析中，正确是在磁场中运动情况分析中，正确是在磁场中运动情况分析中，正确是在磁场中运动情况分析中，正确是()()()()A.A.A.A.运动时间越长，在磁场中经过距离越长运动时间越长，在磁场中经过距离越长运动时间越长，在磁场中经过距离越长运动时间越长，在磁场中经过距离越长 B.B.B.B.运动时间越短，其速率越大运动时间越短，其速率越大运动时间越短，其速率越大运动时间越短，其速率越大 C.C.C.C.磁场中偏转角越小，运动时间越短磁场中偏转角越小，运动时间越短磁场中偏转角越小，运动时间越短磁场中偏转角越小，运动时间越短 D.D.D.D.全部质子在磁场中运动时间都相等全部质子在磁场中运动时间都相等全部质子在磁场中运动时间都相等全部质子在磁场中运动时间都相等O1O2O3O4 速度大质子，半径越大，偏向角速度大质子，半径越大，偏向角速度大质子，半径越大，偏向角速度大质子，半径越大，偏向角 越越越越小，运动时间越短小，运动时间越短小，运动时间越短小，运动时间越短构建模型构建模型“吹气球模型吹气球模型”第16页课课 堂堂 小小 结结一、带电粒子在三种有界磁场中运动二、带电粒子在有界磁场中运动临界、极值问题（2）两种模型：（1）解题思绪：吹气球模型转气球模型求求 半半 径径画画 轨轨 迹迹找找圆圆心心第17页感激莅临指导感激莅临指导第18页