磁場期末復(fù)習(xí)ppt課件-資料下載頁
2025-05-04 07:47本頁面
【正文】 子在磁場中的運動 直線運動 （ 當(dāng)帶電粒子的速度與磁場平行時 ） 帶電粒子在復(fù)合場中的運動 直線運動： 垂直運動方向的力必定平衡 偏轉(zhuǎn) ：類似平拋運動，一般分解成兩 個分運動求解 圓周運動： 以點電荷為圓心運動或受裝置約束運動 圓周運動 （當(dāng)帶電粒子的速度與磁場垂直時） 圓周運動： 重力與電場力一定平衡，由洛倫茲力提供向心力 一般的曲線運動 （ 1） 質(zhì) 譜儀 可以用來測定帶電粒子的荷質(zhì)比。也可以在已知電量的情況下測定粒子質(zhì)量。 帶電粒子質(zhì)量 m，電荷量q，由電壓 U加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場，設(shè)軌道半徑為 r ，有： 2mv21qU ?rmvq v B 2?22 rBU2mq ?１．組合場（電場與磁場沒有同時出現(xiàn)在同一區(qū)域） 從上式可知，荷質(zhì)比相 同的粒于如 ， ，將落在同一點．42 12He H（２）回旋加速器 工作原理：１．電場加速 ２．磁場約束偏轉(zhuǎn) ３．加速條件：高頻電源的周期與 帶電粒子在Ｄ形盒中運動的周期相同 例４： 如圖所示 ，空間分布著如圖所示的勻強(qiáng)電場E（寬度為 L）和勻強(qiáng)磁場 B（兩部分磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反），一帶電粒子電量為 q，質(zhì)量為 m（不計重力），從 A點由靜止釋放，經(jīng)電場加速后進(jìn)入磁場穿過中間磁場進(jìn)入右邊磁場后能按某一路徑而返回 A點，重復(fù)前述過程。求中間磁場的寬度 d和粒子的運動周期。 →→→→→ AEB 1 B 2解： →→→→→A v60O60O60OO 1O 2O 3設(shè)粒子在電場中加速后速度為 v,所需時間為 t1。 由動能定理及動量定理可得： 粒子進(jìn)入磁場后做圓周運動， 半徑為： R=mv/qB……… ③ 由 ①③ 可得： R= m qB 2qEL m 由幾何知識，中間磁場的寬度為： qEL=mv2/2 ……… ① qEt1=mv－ 0 ……… ② 粒子在中間磁場運動時間： d=Rsin60o= 6qmEL 2qB 故粒子運動周期為： T=2t1+t2+t3= t2=T/3=2πm/3qB t3=5T/6=5πm/3qB 2mL qE + 7πm/3qB 由 ①② 可得： 2mL qE t1= 作出粒子運動軌跡如圖。 粒子在右邊磁場中運動時間： M N ? （ 1） 速度 選擇器 ? 如圖所示 ， 在平行板電容器間加有正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場 ， 運動電荷垂直于電場及磁場射入 ． 沿直線運動的電荷受到的電場力和洛侖茲力滿足： qBv =qE ? 故速率 v=E/B的粒子 ， 即使電性不同 ， 荷質(zhì)比不同 ， 也可沿直線穿出右側(cè)小孔 ． ２．疊加場（電場、磁場或重力場同時出現(xiàn)在同一區(qū)域） ◆ 速度選擇器 ① 任何一個存在正交電場的磁場的空間都可看作速度選擇器 ② 速度選擇器只選擇速度而不選擇粒子的種類，只要 v=E/B，粒子就能沿直線勻速通過選擇器，而與粒子的電性、電荷量、質(zhì)量無關(guān)。（不計重力） ③ 對于確定的速度選擇器有確定的入口與出口。 ★ 如圖所示，在平行金屬板間有勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，方向如圖，有一束正電荷沿中心線方向水平射入，卻分成三束分別由 a、 b、c三點射出，問可以確定的是這三束帶電粒子的什么物理量不相同 ?(重力不計 ) 例５．一個 帶電微粒 在圖示的正交勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中 在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動 。則該帶電微粒必然帶 _____，旋轉(zhuǎn)方向為 _____。若已知圓半徑為 r，電場強(qiáng)度為 E 磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，則線速度為 _____。 B E 負(fù)電， 帶電微粒在三個場共同作用下做勻速圓周運動。必然是電場力和重力平衡，而洛倫茲力充當(dāng)向心力 ！ 逆時針， v = qBr/m = gBr/E 例６．質(zhì)量為 m 帶電量為 q 的小球套在豎直放置的絕緣桿上，球與桿間的動摩擦因數(shù)為 μ。勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場的方向如圖所示，電場強(qiáng)度為 E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B。小球由靜止釋放后沿桿下滑。設(shè)桿足夠長，電場和磁場也足夠大， 求運動過程中小球的最大加速度和最大速度。 E B qE qvB mg f N 最大加速度為 g，此時有：qvB=qE， N=0， f=0 當(dāng)摩擦力和重力大小相等時，小球速度達(dá)到最大 BEμq Bmgv ??問題： 若將磁場反向，其余條件不變。最大加速度和最大速度又各是多少？何時出現(xiàn)？ mμE qga ??BEμB qmgv ??開始的加速度最大為 摩擦力等于重力時速度最大，為 E B qE qvB mg f N ◆ 磁流體發(fā)電機(jī) 磁流體發(fā)電機(jī) ① 進(jìn)入磁場的粒子帶正、負(fù)電荷 ② 當(dāng) Eq=Bqv時兩板間電勢差達(dá)到最大 U=Bdv ◆ 電磁流量計 電磁流量計 ① 流動的導(dǎo)電液體含有正、負(fù)離子 ② 流量指單位時間內(nèi)流過的體積： Q=Sv ③ 當(dāng)液體內(nèi)的自由電荷所受電場力與洛侖茲力相等時， a、 b間的電勢差穩(wěn)定。 霍爾效應(yīng)（磁強(qiáng)計） ① 導(dǎo)體中通過電流時，在運動的電荷為電子，帶負(fù)電； ② 當(dāng)電子所受電場力與洛侖茲力相等時，導(dǎo)體上、下側(cè)電勢差穩(wěn)定。
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