带电粒子在电场磁场课件

磁场:几个公式：1、真空中长直线电流周围的磁感应强度2、长直通电螺线管内部的磁感应强度3、均匀磁场中的载流线圈的磁力矩公式4、洛仑兹力（是V、B之间的夹角）当=0时，不受力；当=90时，做匀速园周运动。当090时，做等距螺旋线运动，回旋半径、螺距和回旋周期分别为 磁场:几个公式：2、长直1 带电粒子在电场、磁场、重力场中的运动，简称带电粒子在电场、磁场、重力场中的运动，简称带电粒子在复合场中的运动，一般具有较复杂的运带电粒子在复合场中的运动，一般具有较复杂的运动图景。这类问题本质上是一个力学问题，应顺应动图景。这类问题本质上是一个力学问题，应顺应力学问题的研究思路和运用力学的基本规律。力学问题的研究思路和运用力学的基本规律。分析带电粒子在电场、磁场中运动，主要是两条分析带电粒子在电场、磁场中运动，主要是两条线索：线索：（1）力和运动的关系。根据带电粒子所受的力，）力和运动的关系。根据带电粒子所受的力，运用牛顿第二定律并结合运动学规律求解。运用牛顿第二定律并结合运动学规律求解。（2）功能关系。根据场力及其它外力对带电粒子）功能关系。根据场力及其它外力对带电粒子做功引起的能量变化或全过程中的功能关系，从而做功引起的能量变化或全过程中的功能关系，从而可确定带电粒子的运动情况，这条线索不但适用于可确定带电粒子的运动情况，这条线索不但适用于均匀场，也适用于非均匀场。因此要熟悉各种力做均匀场，也适用于非均匀场。因此要熟悉各种力做功的特点。功的特点。带电粒子在电场、磁场、重力场中的运动，简称带电粒子在21、如图所示，一对竖直放置的平行金属板长为L，两板间距为d，接在电压为U的直流电源上。在两板间还有与电场方向垂直的匀强磁场，磁感应强度B垂直纸面向里，一个质量为m、电量为q的带正电的油滴，从距离平板上端h高处由静止开始自由下落，并经两板上端的中央点p进入两板之间有电场和磁场的空间。设油滴在p点所受的电场力与磁场力恰好平衡，且油滴经p点后不断向右极板偏转，最后经右极板下端的D点离开两板之间的电磁区。试求：h的大小。油滴在D点速度大小Vd1、如图所示，一对竖直放置的平行金属板长为L，两板间距为d，32、图中，真空中狭长区域的匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直对纸面向里，区域宽度为d，边界为CD、EF。速率为V0的电子，从边界CD外侧垂直射入磁场，入射方向跟CD的夹角为。电子质量为m，带电量q，为使电子能从磁场另一侧边界EF射出，问电子的速率V0应满足什么条件？2、图中，真空中狭长区域的匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直43、质量为m带电量为q的粒子，以速度v沿与匀强磁场方向成角的方向射入磁场，如图所示，磁场的磁感应强度为B，则粒子旋转n周时，沿磁场方向的位移是？4、一根长为L的导线，载电流I，如果此导线绕成单匝线圈放在某均匀磁场中，则这个线圈受的最大磁力矩是？3、质量为m带电量为q的粒子，以速度v沿与匀强磁场方向成角55、距地面、距地面h高处水平放置距离为高处水平放置距离为L的两条光的两条光滑金属导轨，跟导轨正交的水平方向的线滑金属导轨，跟导轨正交的水平方向的线路上依次有电动势为路上依次有电动势为的电池，电容为的电池，电容为C的电容器及质量为的电容器及质量为m的金属杆，如图，单的金属杆，如图，单刀双掷开关刀双掷开关S先接触头先接触头1，再扳过触头，再扳过触头2，由于空间有竖直向下的强度为由于空间有竖直向下的强度为B的匀强磁的匀强磁场，使得金属杆水平向右飞出做平抛运动。场，使得金属杆水平向右飞出做平抛运动。测得其水平射程为测得其水平射程为S，问电容器最终的带，问电容器最终的带电量是多少？电量是多少？5、距地面h高处水平放置距离为L的两条光滑金属导轨，跟导轨正66、一根竖直的固定放置的绝缘粗糙细杆，、一根竖直的固定放置的绝缘粗糙细杆，摩擦系数为摩擦系数为，穿过一个质量为，穿过一个质量为m、带正、带正电荷电荷+q的小球，空间有彼此正交的匀强电的小球，空间有彼此正交的匀强电场和匀强磁场，电场水平向右，大小为场和匀强磁场，电场水平向右，大小为E，磁场水平指出纸面，大小为，磁场水平指出纸面，大小为B，试分析，试分析小球无初速释放后沿杆下落时其速度与加小球无初速释放后沿杆下落时其速度与加速度的变化情况，求速度与加速度的最大速度的变化情况，求速度与加速度的最大值。值。6、一根竖直的固定放置的绝缘粗糙细杆，摩擦系数为，穿过一个77、（、（1999年高考全国卷）如图年高考全国卷）如图1所示，图中虚线所示，图中虚线MN是是一垂直纸面的平面与纸面的交线，在平面右侧的半空一垂直纸面的平面与纸面的交线，在平面右侧的半空间存在一磁感应强度为间存在一磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向的匀强磁场，方向垂直纸面向外。外。O是是MN上的一点，从上的一点，从O点可以向磁场区域发射电点可以向磁场区域发射电量为量为+q、质量为、质量为m、速率为、速率为v的粒子，粒子射入磁场时的粒子，粒子射入磁场时的速度可在纸面内各个方向。已知先后射入的两个粒的速度可在纸面内各个方向。已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的子恰好在磁场中给定的P点相遇，点相遇，P到到O的距离为的距离为L，不，不计重力及粒子间的相互作用。计重力及粒子间的相互作用。（1）求所考察的粒子在磁场中的）求所考察的粒子在磁场中的 轨道半径；轨道半径；（2）求这两个粒子从）求这两个粒子从O点射入磁场点射入磁场 的时间间隔。的时间间隔。7、（1999年高考全国卷）如图1所示，图中虚线MN是一垂直88、质量为、质量为m、电量为、电量为e的电子从坐标原的电子从坐标原点点O不断地以大小都为不断地以大小都为V0的速率沿各的速率沿各不同方向射入不同方向射入xoy平面的第一象限平面的第一象限（见图），现要求加上一个垂直于（见图），现要求加上一个垂直于xoy平面的匀强磁场，大小为平面的匀强磁场，大小为B，使所，使所有这些电子穿出磁场后都平行于有这些电子穿出磁场后都平行于X轴轴向向+X方向运动，方向运动，求符合条件的磁场求符合条件的磁场最小面积。最小面积。8、质量为m、电量为e的电子从坐标原点O不断地以大小都为V099、图中，两平行板间有彼此平行（向上）、图中，两平行板间有彼此平行（向上）的匀强电场和匀强磁场，的匀强电场和匀强磁场，MN是荧光屏，是荧光屏，中心为中心为O，OO=L。在屏上建立。在屏上建立xoy坐标坐标系系,原点为原点为O,y轴向上轴向上,x轴轴垂直纸面向轴轴垂直纸面向里里.一束荷质比和速度相同的带电粒子沿一束荷质比和速度相同的带电粒子沿OO方向从方向从O点射入点射入,击中屏上的击中屏上的P点点().问带电粒子带什么电问带电粒子带什么电?磁场是什么方向磁场是什么方向?粒子的荷质比多大粒子的荷质比多大?9、图中，两平行板间有彼此平行（向上）的匀强电场和匀强磁场，1010、如图所示，、如图所示，x轴上有个匀强磁场，方向垂直轴上有个匀强磁场，方向垂直纸面向里，大小为纸面向里，大小为B=0.2T。令一个质子以速率。令一个质子以速率V0=2 10m/s，由，由y轴上轴上A点沿点沿+y方向射入匀方向射入匀强磁场区，回旋了强磁场区，回旋了210之后进入之后进入x轴下方的匀轴下方的匀强电场区，强电场区，E=3 v/m，电场线方向与，电场线方向与y轴正轴正方向夹角方向夹角30.不计重力不计重力.(1)求质子从求质子从A点出发到再次进入磁场区点出发到再次进入磁场区,需要多需要多少时间少时间?(2)再次进入磁场区进入点再次进入磁场区进入点的坐标值是多少的坐标值是多少?10、如图所示，x轴上有个匀强磁场，方向垂直纸面向里，大小为11 11、如图、如图10所示，两个共轴的圆筒形金属电极，外电所示，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c和和d，外筒的外半径为，外筒的外半径为r，在圆筒之外的足够大区域中有，在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感强度的大小为平行于轴线方向的均匀磁场，磁感强度的大小为B。在。在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿半径向外两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场。一质量为的电场。一质量为、带电量为、带电量为q的粒子，从紧靠内筒的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝且正对狭缝a的的S点出发，初速为零。如果该粒子经过一点出发，初速为零。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点段时间的运动之后恰好又回到出发点S，则两电极之间的，则两电极之间的电压电压U应是多少？应是多少？（不计重力，（不计重力，整个装置在真空中）整个装置在真空中）abc d S图10 11、如图10所示，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极1213、图中，一个质量为、图中，一个质量为m，带正电荷，带正电荷q的小球用长为的小球用长为L的细线悬挂在匀强磁的细线悬挂在匀强磁场中，拉开至最大角场中，拉开至最大角后释放，令其后释放，令其自由摆动，磁场方向垂直纸面向里。自由摆动，磁场方向垂直纸面向里。欲使摆球周期不受磁场影响，问对欲使摆球周期不受磁场影响，问对B大小的取值有什么限制？大小的取值有什么限制？13、图中，一个质量为m，带正电荷q的小球用长为L的细线悬挂1314、如图、如图12所示，空间分布着有理想边界的匀强电场所示，空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水、方向水平向右，电场宽度为平向右，电场宽度为L；中间区域匀强磁场的磁感应；中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为强度大小为B，方向垂直纸面向里。一个质量为，方向垂直纸面向里。一个质量为m、电量为电量为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的的O点由静止开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧点由静止开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后，又回到磁场区域后，又回到O点，然后重复上述运动过程。点，然后重复上述运动过程。求：求：(1)中间磁场区域的宽度中间磁场区域的宽度;(2)带电粒子从带电粒子从O点开始运动点开始运动 到第一次回到到第一次回到O点所用时间点所用时间t.BBE L d O 图1214、如图12所示，空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场14