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课题:磁场对运动电荷的作用2

作者:佚名 来源: 发布时间:2013年03月09日
 

课题:磁场对运动电荷的作用

主备:丁树兵              第 2 课时  总第 2 课时

【教学目标】1.会计算带电粒子在磁场中运动时受的洛伦兹力,并能判断其方向.

2.掌握带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动,确定其圆心、半径、运动轨迹、运动时间等问题.

【教学重点】会判断洛仑兹力的方向

【教学难点】在匀强磁场中的匀速圆周运动,确定其圆心、半径、运动轨迹、运动时间等问题.

【教    具】

 

【教学过程】

2.回旋加速器

(1)构造:如图5所示,D1D2是半圆形金属盒,D形盒

的缝隙处接______电源.D形盒处于匀强磁场中.

(2)原理:交流电的周期和粒子做圆周运动的周期________,             图5

 

粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙,两盒间的电势差一次一次地反向,粒子就会被一次一次地加速.由qvB=,得Ekm=__________,可见粒子获得的最大动能由________________和D形盒________决定,与加速电压________.


典例剖析

例1 在如图6所示宽度范围内,用场强为E的匀强电场可使初速度是v0的某种正粒子偏转θ角.在同样宽度范围内,若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场,使该粒子穿过该区域,并使偏转角也为θ(不计粒子的重力),问:(1)匀强磁场的磁感应强度是多大?(2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大?                                                                                            图6


典例剖析

1.带电粒子在直线边界磁场中的运动问题

例2 如图13所示,在一底边长为2aθ=30�的等腰三角形

区域内(D在底边中点),有垂直纸面向外的匀强磁场.现有

一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子,从静止开始经

过电势差为U的电场加速后,从D点垂直于EF进入磁场,                  图13

不计重力与空气阻力的影响.

(1)若粒子恰好垂直于EC边射出磁场,求磁场的磁感应强度B为多少?

(2)改变磁感应强度的大小,粒子进入磁场偏转后能打到ED板,求粒子从进入磁场到第一次打到ED板的最长时间是多少?

2.带电粒子在圆形边界磁场内的运动问题

例3 可控热核聚变反应堆产生能的方式和太阳类似,因此,

它被俗称为“人造太阳”.热核反应的发生,需要几千万

度以上的高温,然而反应中的大量带电粒子没有通常意义

上的容器可装.人类正在积极探索各种约束装置,磁约束托

卡马克装置就是其中一种.如图15所示为该装置的简化模型.

有一个圆环形区域,区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,已知              图15

其截面内半径为R1=1.0 m,磁感应强度为B=1.0 T,被约束粒子的比荷为q/m=4.0�107 C/kg ,该带电粒子从中空区域与磁场交界面的P点以速度v0=4.0�107 m/s沿环的半径方向射入磁场(不计带电粒子在运动过程中的相互作用,不计带电粒子的重力).

(1)为约束该粒子不穿越磁场外边界,求磁场区域的最小外半径R2

(2)若改变该粒子的入射速度v,使vv0,求该粒子从P点进入磁场开始到第一次回到P点所需要的时间t.

9.带电粒子在多个磁场中运动 的分析

例4 如图17所示,在一个圆形区域内,两个方向相反且都垂直

于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域

Ⅰ、Ⅱ中,A2A4A1A3的夹角为60�.一质量为m、带电荷量为

q的粒子以某一速度从Ⅰ区的边缘点A1处沿与A1A3成30�角

的方向射入磁场,随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O               图17

进入Ⅱ区,最后再从A4处射出磁场.已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t,求Ⅰ区和Ⅱ区中磁感应强度的大小(忽略粒子重力).

 

 

【二次备课】

【作业布置】                                                    

 

 

 

 

【教学后记】

 

 

 

 

 

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