公开课――带电粒子在有界磁场中的运动(PPT)

江苏省兴化中学姜晓军带电粒子在有界磁场中的运动各位专家老师莅临指导江苏省兴化中学姜晓军热烈欢迎各位专家老师莅临指导江苏省兴化中学姜晓军热烈欢迎江苏省兴化中学姜晓军带电粒子在有界磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的圆周运动的特点rmvqvB2qBmvr2.求半径:1.向心力由洛仑兹力提供:rvmqvB2【知识回顾】(v越大，r越大)3.求周期:qBmvrT22(洛伦兹力不做功)(周期T与速率、半径均无关)4.角度关系:vθvOAB(偏向角)O′偏转角等于圆心角等于2倍的弦切角25.求运动时间：Tt2二、带电粒子在磁场中运动问题的解题思路已知两点速度方向已知一点速度方向和另一点位置两洛伦兹力方向的延长线交点为圆心弦的垂直平分线与一直径的交点为圆心v1Ov2ABv1ABO找圆心画轨迹求半径找圆心画轨迹找圆心【知识回顾】一．带电粒子在单直线边界磁场中的运动二．带电粒子在平行直线边界磁场中的运动三．带电粒子在圆形边界磁场中的运动【新课讲授】一．带电粒子在单直线边界磁场中的运动POMNBvdO+qPOMNBvd+q粒子做半圆运动后垂直原边界飞出②-q与磁场边界成θ角进入θMNBvvθ22粒子仍以与磁场边界夹角θ飞出①+q垂直磁场边界进入-q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30O角的同样速度v射入磁场（电子质量为m,电荷为e），则正负电子在磁场中（）．．300MNBrrO’rrOA.运动时间相同B.运动轨迹的半径相同C.重新回到边界时的速度相同D.重新回到边界时与O点的距离相等拓展：它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？+e-eeBmvrd22eBmTTTt3464665二、带电粒子在平行直线边界磁场中的运动-qvvBP+qv+qQPQQ圆心在过入射点跟跟速度方向垂直的直线上圆心在过入射点跟边界垂直的直线上圆心在磁场原边界上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——“吹气球模型”例2．如图所示，空间存在宽度为L的无限长的匀强磁场区域，磁感应强度为B，一个带电粒子质量为m，电量为+q，沿与磁场左边界成30°角垂直射入磁场，若该带电粒子能从磁场右侧边界射出，则该带电粒子的初速度应满足什么条件？（粒子的重力不计）L300L300300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，粒子恰好不能从右边界射出，如图所示粒子恰好射出时，由几何知识得：rmvqvB2)30cos1(00mBqLmBqrv)30cos1(0mBqLv构建模型——“吹气球模型”Lrr030cos)30cos1(0Lr拓展1.如图，空间存在宽度为L的无限长的匀强磁场区域，磁感应强度为B，在左边界上有一个点状的放射源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的粒子，粒子的速度大小均为v0，且满足，求右侧边界被粒子打中的区域的长度。（粒子的重力不计）LqBmv0LL构建模型：当速度大小不变，方向改变——“转气球模型”拓展.如图，空间存在宽度为L的无限长的匀强磁场区域，磁感应强度为B，在左边界上有一个点状的放射源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的粒子，粒子的速度大小均为v0，且满足，求右侧边界被粒子打中的区域的长度。（粒子的重力不计）LqBmv0OO思考：如果磁场只有右边界，结果如何？sbLsaP1P2N构建模型——“转气球模型”思考：如果磁场只有右边界，结果如何？LL3LL3:长度为三．带电粒子在圆形边界磁场中的运动B•vvO’Orrr带电粒子沿半径方向射入圆形磁场区域内，必从半径方向射出——径入径出+q例3．在圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,从磁场边缘A点沿半径方向射人一束速率不同的质子，对这些质子在磁场中的运动情况的分析中，正确的是()A.运动时间越长的，在磁场中通过的距离越长B.运动时间越短的，其速率越大C.磁场中偏转角越小的，运动时间越短D.所有质子在磁场中的运动时间都相等O1O2O3O4vqBmvrTt2速度大的质子，半径越大，偏向角θ越小，运动时间越短构建模型——“吹气球模型”课堂小结一、带电粒子在三种有界磁场中的运动二、带电粒子在有界磁场中运动的临界、极值问题（2）两种模型：（1）解题思路：吹气球模型转气球模型求半径画轨迹找圆心感谢莅临指导