帶電粒子在磁場(chǎng)中勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑計(jì)算.ppt
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專題 磁場(chǎng) (三)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑計(jì)算,長(zhǎng)島中學(xué)高三級(jí)部 張玫玫,復(fù)習(xí)目標(biāo):,能夠熟練地確定粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心 能夠熟練確定及計(jì)算軌跡的半徑,對(duì)物理過程和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的綜合分析能力、空間想象能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力的考查都有較高的要求。,高考命題:,近幾年的高考理綜試卷中電場(chǎng)、磁場(chǎng)復(fù)合的問題每年都以大型綜合計(jì)算題的形式出現(xiàn),考題的特點(diǎn)是綜合性強(qiáng),多把本章知識(shí)與電場(chǎng)的性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律、牛頓運(yùn)動(dòng)規(guī)律、圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)、功能關(guān)系等有機(jī)結(jié)合在一起,難度為中等以上。,能力考查要求:,一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),當(dāng)帶電粒子速度方向與磁場(chǎng)垂直時(shí),帶電粒子在垂直于磁感應(yīng)線的平面內(nèi)做 .,,當(dāng)帶電粒子速度方向平行于磁場(chǎng)方向時(shí),帶電粒子不受洛倫茲力,做 。,勻速直線運(yùn)動(dòng),勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力,軌道半徑,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的帶電粒子,它的軌道 半徑跟粒子的運(yùn)動(dòng)速率成正比.運(yùn)動(dòng)的速率越大, 軌道的半徑也越大.,,周期,可見粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期跟軌道半徑和運(yùn)動(dòng)速率無關(guān)。,總結(jié)上面兩個(gè)表達(dá)式,發(fā)現(xiàn)帶電粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期都與粒子的比荷q/m成 。,反比,粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的三個(gè)基本公式:,①洛侖茲力提供向心力,②軌跡半徑,③周期,(T與R,v 無關(guān)),,其他表達(dá)式:,頻率:,動(dòng)能:,二、帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法,1、圓心的確定,如何確定圓心是解決問題的前提,也是解題的關(guān)鍵.首先,應(yīng)有一個(gè)最基本的思路:即圓心一定在與速度方向垂直的直線上.,a.已知入射方向和出射方向時(shí) (如圖所示,圖中P為入射點(diǎn),M為出射點(diǎn)). 可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線,兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心,,,,b. 已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí)(如圖示,P為入射點(diǎn),M為出射點(diǎn)). 可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線,連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn),做其中垂線,這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心。,,,,c.已知入射點(diǎn)和入射方向,出射方向,但不知出射點(diǎn)位置時(shí),,,,,,練習(xí)3、在直徑為d的圓形區(qū)域內(nèi)存在均勻磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于圓面指向紙外.一電荷量為q,質(zhì)量為m的粒子,從磁場(chǎng)區(qū)域的一條直徑AC上的A點(diǎn)射入磁場(chǎng),其速度大小為v0,方向與AC成α.若此粒子恰好能打在磁場(chǎng)區(qū)域圓周上D點(diǎn),AD與AC的夾角為β,如圖所示.找出軌跡圓心的位置。,,,,,,2、,半徑的確定和計(jì)算,利用平面幾何關(guān)系,求出該圓的可能半徑(或圓心角).并注意以下幾個(gè)重要的幾何特點(diǎn):,a. 粒子速度的偏向角(φ)等于轉(zhuǎn)過的圓心角 (α),φ=α;,b. 相對(duì)的弦切角(θ)相等, 與相鄰的弦切角(θ′)互補(bǔ), 即:θ+θ′ =180,并等于AB弦與切線的夾角(弦切角θ)的2倍(如圖), 即.φ=α=2θ=ωt,第9頁,當(dāng)帶電粒子從直線邊界進(jìn)入磁場(chǎng)并從同一邊界射出磁場(chǎng)時(shí),始末速度與邊界的夾角 。,4、圓周運(yùn)動(dòng)中的對(duì)稱性,當(dāng)帶電粒子在圓形磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí),若粒子沿徑向射入,則必定沿 射出。,,相等,徑向,例1.如圖所示,一帶電量為q=+210-9C,在直線上一點(diǎn)O處沿與直線成30角的方向垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,經(jīng)歷t=1.510-6s后到達(dá)直線上另一點(diǎn)P,求: (1)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T (2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小 (3)若OP的距離為0.1m,則粒子的 運(yùn)動(dòng)速度v為多大?,30,,例2、 如圖所示,半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B?,F(xiàn)有一帶電離子(不計(jì)重力)從A以速度v沿圓形區(qū)域的直徑射入磁場(chǎng),已知離子從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)的方向與AO方向間的夾角為60。求: (1)該離子帶何種電荷; (2)求該離子的電荷量與質(zhì)量之比q/m,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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