(人教版)选修3-1物理：3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》ppt课件
2．带电粒子在不同边界磁场中的运动 (1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示)
第三章
6
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(2)平行边界(存在临界条件，如图所示)
第三章
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(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示)
第三章 6
)
A．带电粒子由加速器的中心附近进入
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答案：ACD
解析：根据回旋加速器的加速原理，被加速离子只能由加 速器的中心附近进入加速器，从边缘离开加速器，故 A 正确， B 错误； 在磁场中洛伦兹力不做功， 离子是从电场中获得能量， 故 C 正确；当离子离开回旋加速器时，半径最大，动能最大， 1 2 B2q2r2 Em＝ mv ＝ ，与加速的电压无关，故 D 正确。 2 2m
向均与磁场方向垂直，进入圆形磁场的电子初速度方向对准
圆心；进入正方形磁场的电子初速度方向垂直于边界，从中 点进入。则下面判断正确的是( )
第三章
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A．两电子在两磁场中运动时，其半径一定相同 B．两电子在磁场中运动的时间一定不相同
第三章
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课堂知识构建
第三章
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第三章
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考点题型设计
第三章
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(2)半径和周期公式：质量为 m，带电荷量为 q，速率为 v 的带电粒子， 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中做匀速圆周运动，
mv mv qB ， 洛伦兹力提供向心力， 即 qvB＝ r ， 可得半径公式 r＝______ 2πm 2πr qB 再由 T＝ v 得周期公式 T＝__________ ，由此可知带电粒子在
第三章
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2．工作原理 (1)电场的特点及作用 周期性变化 的电 特点：两个 D形盒之间的窄缝区域存在 ____________ 场。 加速 。 作用：带电粒子经过该区域时被________ (2)磁场的特点及作用 匀强 磁场中。 特点：D形盒处于与盒面垂直的________ 匀速圆周 运动，从 作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做__________ 半个 周期后再次进入电场。 而改变运动方向，________
进入圆形磁场区域的电子不一定先飞离磁场，可能二者同时飞
出磁场，进入圆形磁场区域的电子一定不会后飞离磁场，选项 C错误，D正确。
第三章
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三、回旋加速器 1．工作原理 (1)磁场的作用：带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀 强磁场后， 在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动， 其周期与速率、
第三章
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重点难点突破
第三章
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一、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题
1．圆心的确定 (1)已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分 别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是 圆弧轨道的圆心(如图a所示，图中P为入射点，M为出射点)。
第三章 6
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3mv0 粒子在 C 点离开磁场 OC＝2R· sin60° ＝ qB 3mv0 故离开磁场的位置为(－ qB ，0) 当带电粒子带负电时，轨迹如图中 ODE 所示，同理求得 120° 2πm 粒子在磁场中的运动时间 t2＝ T＝ 360° 3qB 3mv0 离开磁场时的位置为( qB ，0)
2
无关 。 磁场中做匀速圆周运动的周期跟速率 v 和半径 r________
第三章 6
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质谱仪 用来分析各种元素的同位素并测量其质量及含量百分比的
仪器。
1．构造 如图所示，主要由以下几部分组成：
第三章
6
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解析：解答本题时可按以下思路分析： 确定粒子 判定洛伦 画出运 确定圆心、半 → → → 的电性 兹力方向 动轨迹 径、圆心角 确定运动时间及 → 离开磁场的位置 当 带电粒子 带正电时 ，轨迹如 图中 OAC，由于洛伦兹力提供向心力，则 v2 mv0 2πm 0 qv0B＝m R ，R＝ qB ，T＝ qB 240° 4πm 故粒子在磁场中的运动时间 t1＝ T＝ 360° 3qB
2πm 半径均无关T＝ B ， 带电粒子每次进入
D 形盒都运动相等的
时间(半个周期)后平行电场方向进入电场中加速。
第三章
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(2)电场的作用：回旋加速器两个 D形盒之间的窄缝区域存 在周期性变化的并垂直于两 D形盒正对截面的匀强电场，带电 粒子经过该区域时被加速。 (3)交变电压：为保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速，
2 m v qvB (2)匀强磁场偏转：洛伦兹力提供向心力：________ ＝ r 1 2mU B q ，测出半径 r，可以算出粒子的比 (3)结论：r＝__________
q 荷m或算出它的质量。
第三章
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回旋加速器 1.构造图
第三章
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二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的程序解题
法——三步法 1．画轨迹 即确定圆心，几何方法求半径并画出轨迹。 2．找联系
轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆
心角、运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期、圆心角 相联系。
第三章
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(2)已知入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射 方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线 的交点就是圆弧轨道的圆心 ( 如图 b所示，图中 P为入射点， M 为出射点)。
第三章
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第三章
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(扬州市 2013～2014 学年高二上学期期 末)1930 年劳伦斯制成了世界上第一台回旋 加速器，其原理如图所示，这台加速器由两 个铜质 D 形盒 D1、 D2 构成， 其间留有空隙， 下列说法正确的是( 加速器 B．带电粒子由加速器的边缘进入加速器 C．电场使带电粒子加速，磁场使带电粒子旋转 D．离子从 D 形盒射出时的动能与加速电场的电压无关
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路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
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第三章
磁 场
第三章
磁场
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第三章
6 带电粒子在匀强磁场中的运动
第三章
磁场
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掌握带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹及做功 情况 了解质谱仪和回旋加速器的工作原理
第三章
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课堂情景切入
第三章
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美国费米实验室的回旋加速器直径长达 2km，请你探究分
使之能量不断提高，需在窄缝两侧加上跟带电粒子在 D形盒中
运动周期相同的交变电压。
第三章
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2．带电粒子的最终能量 mv 当带电粒子的速度最大时， 其运动半径也最大， 由 r＝ qB 得 qBr v＝ m ，若 D 形盒半径为 R，则带电粒子的最终动能 Em＝ q2B2R2 。 2m 可见，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大磁感应 强度 B 和 D 形盒的半径 R。
析回旋加速器直径为什么要这样大？
第三章
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知识自主梳理
第三章
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带电粒子在匀强磁场中的运动 1.洛伦兹力的特点
(1)洛伦兹力不改变带电粒子速度的__________ ，或者说， 大小
4πm 答案： 3qB
3mv0 2πm (－ qB ，0)或 3qB
3mv0 ( qB ，0)
第三章
6
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人教版 高二物理 选修3-1 第三章 3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动(共21张PPT)
射出点相距
s = 2mv Be
M
B
v
O
时间差为 t = 4m
3Bq
N
关键是找圆心、找半径和用对称。
例与练
• （2、13H有）三和种α粒粒子子，（分别24 H是e 质）子束（，如11H果它）们、以氚相核、
同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场（磁 场方向垂直纸面向里），在下图中，哪个图正
C 确地表示出这三束粒子的运动轨迹？（ ）
夹角为600，求此正离子在磁场区域内 r v O
飞行的时间.
Ө
t = m
Bq
R
v
O/
由对称性，射出线的反向 延长线必过磁场圆的圆心。
如图所示，在B=9.1x10-4T
的匀强磁场中，C、D是垂直于
磁场方向的同一平面上的两点，
D
相距d=0.05m。在磁场中运动
v
的电子经过C点时的速度方向
α
与CD成α=300角，并与CD在
所以：带电粒子将在垂直于
磁场的平面内做匀速圆周运动，
洛伦兹力来提供向心力。
一、带电粒子在匀强磁场中的运动 1、带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态 匀速直线运动
2、带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态
洛伦兹力来提供向心力 做匀速圆周运动
（1）半径特征： qvB = m v2 r
r = mv qB
（2）周期特征： T = 2r = 2m 周期T与运动速度
v qB 及运动半径无关
带电粒子做圆周运动的分析方法
（一）基本思路：洛仑兹力提供向心力。
qvB
=
m
v2 r
r = mv qB
T
=
2
v
高中物理选修3-1：3.6带电粒子在匀强磁场中的运动 课件(共35张PPT)
S2
S3
r 2U / q
B
Bm
三、回旋加速器
1．直线加速器
2．回旋加速器 两个中空的半圆 金属盒，之间有 一定的电势差， 匀强磁场垂直于 D形盒面。
三、回旋加速器 1、作用：产生高速运动的粒子 2、原理 用磁场控制轨道、用电场进行加速
+- ~ +-
回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D形盒的直径 为d，用该回旋加速器加速质量为m、电量为q的粒子， 设粒子加速前的初速度为零。求：
找圆心、求半径、 算时间、议速度
【例题1】如图所示, 隔板ab上方有足够宽和高的匀 强磁场，磁感应强度为B。一个质量为m,电荷量为q的 正电粒子,从隔板ab上一个小孔P处与隔板成45°角，
垂直于磁感线射入匀强磁场区,粒子初速度大小为v,
则
(1)粒子经过多长时间再次到达隔板？
(2)到达点与P点相距多远？(不计粒子的重力)
一、带电粒子在匀强磁场中的运动 带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态
轨迹 平面
速度 大小
速度 方向 受力 大小 受力 方向
运动 轨迹
与磁场 垂直
不变
时刻 改变
不变
因为带电粒子的初速度和所受洛伦兹力的方向 都在跟磁场方向垂直的平面内,没有任何作用使 粒子离开这个平面
因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直, 所以粒子的速度大小不变
m
v02 R
Rcos600Rd
v0
2eBd 3m
【例题3】圆形区域内存在垂直纸面的半径为R的匀强磁 场，磁感强度为B，现有一电量为q、质量为m的正离子 从a点沿圆形区域的直径射入，设正离子射出磁场区域 的方向与入射方向的夹角为600，求此离子在磁场区域 内飞行的时间及射出的位置。
人教版高中物理选修3-1：第三章 3.6带电粒子在匀强磁场中的运动 课件11
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
tCB=
5T 6
5πm 3qB
带电粒子运动的周期为TABC=3(tAC+tCB)
解得TABC=
6πm qB
答案 (1) m π
(2) 6 π m
3qB
qB
如图所示，在无限宽的匀强磁场B中有一边长 为L的正方形无磁场区域。在正方形的四条边上分 布着八个小孔。每个小孔到各自最近顶点的距离 都为L/3。一质量为m、带电量为q的正粒子垂直匀 强磁场从孔A射入磁场，试问粒子再次回到A点的 时间。
感应强度为B的匀强磁场。若此磁场仅分布在一个圆形
区域内，求这圆形磁场区域的最小半径.
v2 qvB m
r
r mv qB
y
av
O
b
O’
x
R 2r 2mv
v
2 2qB
❖ 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/142021/3/14Sunday, March 14, 2021
议
1：在如图所示的直角坐标系 xoy中，有一个圆形区
tCB=
5T 6
5πm 3qB
带电粒子运动的周期为TABC=3(tAC+tCB)
解得TABC=
6πm qB
答案 (1) m π
(2) 6 π m
3qB
qB
如图所示，在无限宽的匀强磁场B中有一边长 为L的正方形无磁场区域。在正方形的四条边上分 布着八个小孔。每个小孔到各自最近顶点的距离 都为L/3。一质量为m、带电量为q的正粒子垂直匀 强磁场从孔A射入磁场，试问粒子再次回到A点的 时间。
感应强度为B的匀强磁场。若此磁场仅分布在一个圆形
区域内，求这圆形磁场区域的最小半径.
v2 qvB m
r
r mv qB
y
av
O
b
O’
x
R 2r 2mv
v
2 2qB
❖ 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/142021/3/14Sunday, March 14, 2021
议
1：在如图所示的直角坐标系 xoy中，有一个圆形区
新人教版高中物理选修3-1 3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》(共33张PPT)(优质版)
其周期和速率、半径均无关，带电粒子每次进入D形盒都
运动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场 中加速．
（2）电场的作用：回旋加速器的两个D形盒之间的窄缝区 域存在周期性变化的并垂直于两D形盒正对截面的匀强电
场，带电粒子经过该区域时被加速．
（3）交变电压：为了保证带电粒子每次经过窄缝时都被 加速，使之能量不断提高，须在窄缝两侧加上跟带电粒
(1)带电粒子的运动轨迹及运动性质 (2)带电粒子运动的轨道半径 (3)带电粒子离开磁场电的速率 (4)带电粒子离开磁场时的偏转角θ (5)带电粒子在磁场中的运动时间t (6)带电粒子离开磁场时偏转的侧位移
例5 质量为m，电荷量为q的粒子，以初速度v0垂 直进入磁感应强度为B、宽度为L的匀强磁场区 域，如图所示。求
(1)带电粒子的运动轨迹及运动性质 (2)带电粒子运动的轨道半径 (3)带电粒子离开磁场电的速率 (4)带电粒子离开磁场时的偏转角θ (5)带电粒子在磁场中的运动时间t (6)带电粒子离开磁场时偏转的侧位移
⑴带电粒子作匀速圆周运动；轨迹为圆周的一部分。
例、如图在直线MN的右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，
1931年，加利福尼亚大学的劳伦斯斯提出了一个卓越的思想，
通过磁场的作用迫使带电粒子沿着磁极之间做螺旋线运动,把 长长的电极像卷尺那样卷起来，发明了回旋加速器，第一台 直径为27cm的回旋加速器投入运行，它能将质子加速到1Mev。 1939年劳伦斯获诺贝尔物理奖。
二、回旋加速器
U
（1）磁场的作用：带电粒子以某一速度垂直磁场方向进 入匀强磁场后，并在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，
运动时间为
T:2t:
t T 2
t
2
T
2
运动时间与T圆心角成正比。
运动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场 中加速．
（2）电场的作用：回旋加速器的两个D形盒之间的窄缝区 域存在周期性变化的并垂直于两D形盒正对截面的匀强电
场，带电粒子经过该区域时被加速．
（3）交变电压：为了保证带电粒子每次经过窄缝时都被 加速，使之能量不断提高，须在窄缝两侧加上跟带电粒
(1)带电粒子的运动轨迹及运动性质 (2)带电粒子运动的轨道半径 (3)带电粒子离开磁场电的速率 (4)带电粒子离开磁场时的偏转角θ (5)带电粒子在磁场中的运动时间t (6)带电粒子离开磁场时偏转的侧位移
例5 质量为m，电荷量为q的粒子，以初速度v0垂 直进入磁感应强度为B、宽度为L的匀强磁场区 域，如图所示。求
(1)带电粒子的运动轨迹及运动性质 (2)带电粒子运动的轨道半径 (3)带电粒子离开磁场电的速率 (4)带电粒子离开磁场时的偏转角θ (5)带电粒子在磁场中的运动时间t (6)带电粒子离开磁场时偏转的侧位移
⑴带电粒子作匀速圆周运动；轨迹为圆周的一部分。
例、如图在直线MN的右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，
1931年，加利福尼亚大学的劳伦斯斯提出了一个卓越的思想，
通过磁场的作用迫使带电粒子沿着磁极之间做螺旋线运动,把 长长的电极像卷尺那样卷起来，发明了回旋加速器，第一台 直径为27cm的回旋加速器投入运行，它能将质子加速到1Mev。 1939年劳伦斯获诺贝尔物理奖。
二、回旋加速器
U
（1）磁场的作用：带电粒子以某一速度垂直磁场方向进 入匀强磁场后，并在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，
运动时间为
T:2t:
t T 2
t
2
T
2
运动时间与T圆心角成正比。
人教版高中物理选修3-1第3章3.6带电粒子在匀强磁场中的运动课件(共24张PPT)
在粒子物理学的研究中，可以 让粒子通过“云室”“气泡室”等 装置，显示它们的径迹。如果在云 室、气泡室中施加匀强磁场，可以 看到带电粒子运动的圆形径迹。粒 子的质量、速度带电多少不一样， 径迹的半径也不一样。
图3.6-3带电粒子在气泡室运动径 迹的照片。有的粒子运动过程中 能量降低，速度减小，径迹就呈 螺旋形
4.55 10 2 m
T 2πm qB
2 9.110 31
1.6 10 19 2 10 4
5.6875
10 7 s
课堂小结
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
1、所以洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小，
2、洛伦兹力不对带电粒子做功。 垂直无功
3、洛伦兹力对电荷只起向心力的作用，所以沿着磁场方
1 mv2 qU 2
磁场的题目首先列：
v2 qvB m
r
1、不加磁场时观察电子束的径迹。
直线
2、给励磁线圈通电，在玻璃泡 中产生沿两线圏中心连线方向、由 纸内指向读者的磁场，观察电子束 的径迹。
圆周运动
3、保持出射电子的速度不变，改变磁感应 强度，观察电子束径迹的变化。
径迹的半径减少
4、保持磁感应强度不变，改变出射电子的速 度，观察电子東径迹的变化。
r mv qB
T 2πr v
T 2πm qB
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和运动速 率无关。
回旋加速器加速的带电粒子，能量达到25～ 30MeV后，就很难再加速了。原因是按照狭义相对 论，粒子的质量随着速度的增加而增大，而质量的 变化会导致其回转周期的变化，从而破坏了与电场 变化周期的同步。
图3.6-6中，粒子每经过一次加速，它的轨道半径 就大一些，这样画对吗?
人教版高中物理选修3-1：第三章 3.6带电粒子在匀强磁场中的运动 课件3
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
d
则该离子的质量是多少？穿越磁场
v
的时间又是多少？
B
A
30°
v
1.圆心在哪里?
2.轨迹半径多少?
答案:
m 2Bqd v
θ
O
t m d
6qB 3v
练习
如图所示，长为L的水平极板间，有垂直纸面向 里的匀强磁场，磁感应强度为B，板间距离也为L， 板不带电，现有质量为m、电量为q的带正电粒子 （不计重力）从左边极板间中点处垂直磁感线以速 度v水平射入磁场，为使粒子能够打在极板上，则 粒子的速度应满足什么关系？
❖ 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/22021/3/22021/3/23/2/2021 10:10:40 AM ❖ 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/22021/3/22021/3/2Mar-212-Mar-21 ❖ 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/22021/3/22021/3/2Tuesday, March 02, 2021 ❖ 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/22021/3/22021/3/22021/3/23/2/2021
d
则该离子的质量是多少？穿越磁场
v
的时间又是多少？
B
A
30°
v
1.圆心在哪里?
2.轨迹半径多少?
答案:
m 2Bqd v
θ
O
t m d
6qB 3v
练习
如图所示，长为L的水平极板间，有垂直纸面向 里的匀强磁场，磁感应强度为B，板间距离也为L， 板不带电，现有质量为m、电量为q的带正电粒子 （不计重力）从左边极板间中点处垂直磁感线以速 度v水平射入磁场，为使粒子能够打在极板上，则 粒子的速度应满足什么关系？
❖ 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/22021/3/22021/3/23/2/2021 10:10:40 AM ❖ 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/22021/3/22021/3/2Mar-212-Mar-21 ❖ 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/22021/3/22021/3/2Tuesday, March 02, 2021 ❖ 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/22021/3/22021/3/22021/3/23/2/2021
3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动——有界磁场中的运动—人教版高中物理选修3-1课件(共19张PPT)
电粒子在匀强磁场中的圆周运动的特点
1.向心力由洛仑兹力提供:
qvB m v2 (洛伦兹力不做功) r
2.求半径:
r mv qB (v越大，r越大)
3.求周期: T 2 r 2 m
v
qB
(周期T与速率、半径均无关)
4.角度关系: 偏转角等于圆心角等于2倍的弦切角
2
5.求运动时间： t
A.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 M
D.重新回到边界时与O点的距离相等
B
． r r 300 N
-e
Or
r+e
O’
THANK YOU
感
谢
您
的
聆
听
小结：
解决此类问题的一般步骤 在解决这类问题时，如何确定 圆心、画出粒子的运动轨迹、半 径及圆心角，找出几何关系是解 题的关键.
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（BCD）
过程与方法：
（1）通过实验，体会理论和实践相 结合的研究方法. （2）通过质谱仪和回旋加速器的学 习，提高综合运用力学知识和电学知 识的能力.
重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速 圆周运动的半径和周期公式，并能用来 分析有关问题.
难点：（1）粒子在洛伦兹力作用下做匀速 圆周运动. （2）综合运用力学知识、电磁学知识解决 带电粒子在复合场中的问题.
2
T
O′ (偏向角)
A
v
B
θ O
v
【实验】:
介绍洛伦兹力演示仪的工作 原理：由电子枪发出的电子射 线可以使管内的低压水银蒸气 发出辉光，显示出电子的径 迹．后进行实验.
1.向心力由洛仑兹力提供:
qvB m v2 (洛伦兹力不做功) r
2.求半径:
r mv qB (v越大，r越大)
3.求周期: T 2 r 2 m
v
qB
(周期T与速率、半径均无关)
4.角度关系: 偏转角等于圆心角等于2倍的弦切角
2
5.求运动时间： t
A.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 M
D.重新回到边界时与O点的距离相等
B
． r r 300 N
-e
Or
r+e
O’
THANK YOU
感
谢
您
的
聆
听
小结：
解决此类问题的一般步骤 在解决这类问题时，如何确定 圆心、画出粒子的运动轨迹、半 径及圆心角，找出几何关系是解 题的关键.
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（BCD）
过程与方法：
（1）通过实验，体会理论和实践相 结合的研究方法. （2）通过质谱仪和回旋加速器的学 习，提高综合运用力学知识和电学知 识的能力.
重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速 圆周运动的半径和周期公式，并能用来 分析有关问题.
难点：（1）粒子在洛伦兹力作用下做匀速 圆周运动. （2）综合运用力学知识、电磁学知识解决 带电粒子在复合场中的问题.
2
T
O′ (偏向角)
A
v
B
θ O
v
【实验】:
介绍洛伦兹力演示仪的工作 原理：由电子枪发出的电子射 线可以使管内的低压水银蒸气 发出辉光，显示出电子的径 迹．后进行实验.
物理：3.6《讲带电粒子在匀强磁场中的运动》PPT课件(新人教版 选修3-1)
齐心协力，共同合作 , 全面进步，争创新的辉煌
青岛第五十八中
高三
磁场大集备
例题 一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下 方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎 为零，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强 度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。 •（1）求粒子进入磁场时的速率。 •（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。
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高三
磁场大集备
质谱仪 通过测出粒子圆周运动的半径，计算粒子 的比荷或质量及分析同位素的仪器.
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高三
磁场大集备
练习2 氘核和α粒子，从静止开始经相同 电场加速后，垂直进入同一匀强磁场作圆周 运动.则这两个粒子的动能之比为多少？轨道 半径之比为多少？周期之比为多少？
mV R qB
2 m T qB
v与B成θ角
F洛=Bqv⊥ 等距螺旋（0＜θ＜90°）
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磁场大集备
带电粒子在磁场中运动情况研究
• 1、找圆心：方法 • 2、定半径：
利用v⊥R 利用弦的中垂线
几何法求半径
向心力公式求半径 2 • 3、确定运动时间： 2m qB 注意：θ用弧度表示
利用v⊥R 利用弦的中垂线
几何法求半径
向心力公式求半径 2 • 3、确定运动时间： 2m qB 注意：θ用弧度表示
t T T
齐心协力，共同合作 , 全面进步，争创新的辉煌
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高三
磁场大集备
例：垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度为 d 的 条形区域内，磁感应强度为 B ．一个质量为 m 、 电量为 q 的粒子以一定的速度垂直于磁场边界方 向从α点垂直飞入磁场 区，如图所示，当它飞 离磁场区时，运动方向 偏转θ角．试求粒子的 运动速度v以及在磁场中 运动的时间t．
(人教版)选修3-1物理：3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》ppt课件
质谱仪
用来分析各种元素的同位部分组成：
第12页，共63页。
第三章 6
成才之路 ·高中新课程 ·学习指导 ·人教版 ·物理 ·选修3-1
①带电粒子注射器 ②加速电场(U) ③__速__度__选__择__器__(B__1、__E_)__ ④___偏_转__磁__场__(B__2)_ ⑤照相底片
荷mq 或算出它的质量。
第14页，共63页。
第三章 6
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回旋加速器
1.构造图
第15页，共63页。
第三章 6
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2．工作原理 (1)电场的特点及作用 特点：两个D形盒之间的窄缝区域存在__周__期_性__变__化___的电 场。 作用：带电粒子经过该区域时被___加__速___。 (2)磁场的特点及作用 特点：D形盒处于与盒面垂直的__匀__强____磁场中。 作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做__匀__速__圆__周__运动，从 而改变运动方向，__半__个____周期后再次进入电场。
第16页，共63页。
第三章 6
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重点难点突破
第17页，共63页。
第三章 6
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一、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题 1．圆心的确定 (1)已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分 别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是 圆弧轨道的圆心(如图a所示，图中P为入射点，M为出射点)。
A．带电粒子由加速器的中心附近进入 加速器
用来分析各种元素的同位部分组成：
第12页，共63页。
第三章 6
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①带电粒子注射器 ②加速电场(U) ③__速__度__选__择__器__(B__1、__E_)__ ④___偏_转__磁__场__(B__2)_ ⑤照相底片
荷mq 或算出它的质量。
第14页，共63页。
第三章 6
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回旋加速器
1.构造图
第15页，共63页。
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2．工作原理 (1)电场的特点及作用 特点：两个D形盒之间的窄缝区域存在__周__期_性__变__化___的电 场。 作用：带电粒子经过该区域时被___加__速___。 (2)磁场的特点及作用 特点：D形盒处于与盒面垂直的__匀__强____磁场中。 作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做__匀__速__圆__周__运动，从 而改变运动方向，__半__个____周期后再次进入电场。
第16页，共63页。
第三章 6
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重点难点突破
第17页，共63页。
第三章 6
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一、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题 1．圆心的确定 (1)已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分 别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是 圆弧轨道的圆心(如图a所示，图中P为入射点，M为出射点)。
A．带电粒子由加速器的中心附近进入 加速器
人教版物理选修3-1《3.6 带电粒子在有界磁场中的运动》课件 (共47张PPT)
m v0 r qB
回旋角等于偏向角等于3000
0
B
300 5 2m 5m t T 0 360 6 qB 3qB
离开磁场时速度方向偏转了3000
r
r v0
30º
30º
思考：求若粒子射出磁场时的位置与射入磁场中的位置之 m v0 间的距离．
d r
qB
2．一个负离子，质量为m，电量大小为q，以速率v垂直 于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中.磁感应 强度B的方向与离子的运动方向垂直,并垂直于纸面向里. (1)求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离. (2)如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P,证明:直线 OP与离子入射方向之间的夹角θ跟t的关系是
M
v1
O
θ θ
v2
Ｒ
o1
2θ 2θ
Ｋ
o2
Q1
P
Q2
N
4m .arccos(LBq ) 2mv Bq
二．带电粒子在平行直线边界磁场中的运动
Q P B P Q Q
v
S
圆心在磁场 原边界上
v
S S
v
圆心在过入射点跟 圆心在过入射点跟跟速 边界垂直的直线上 度方向垂直的直线上
①速度较小时，作圆周运动通过射入点；②速 度增加为某临界值时，粒子作圆周运动其轨迹 与另一边界相切；③速度较大时粒子作部分圆 周运动后从另一边界飞出
ACD
θ v0
O N Q
M
P
O
N
Q
三．带电粒子在矩形边界磁场中的运动
v
o
B
d
圆心在磁场原边界上
①速度较小时粒子作半圆 ①速度较小时粒子作部分圆周运动 运动后从原边界飞出；② 后从原边界飞出；②速度在某一范 速度在某一范围内时从侧 围内从侧面边界飞；③速度较大时 面边界飞出；③速度较大 粒子作部分圆周运动从另一侧面边 时粒子作部分圆周运动从 界飞出。 对面边界飞出。 量变积累到一定程度发生质变，出现临界状态（轨迹与边界相切）