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)
求在有界磁场中的运动时间：
当粒子运动的圆弧所对的圆心角为θ时,其
运动时间为
T : 2 t :
t T 2
t
2
T 2
运动时间与T圆心角成正比。
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2)可以通过入射点作入射方向的垂线,连接入 射点和出射点,作其连线的中垂线, 交点就是 圆弧的圆心.
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在磁场中的运动时间
之比 1︰2
;
a
b
加速度之比是 2︰1 .
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d
c
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物理新人教版选修3-1
3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动
洛伦兹力演示器
加速电压 选择挡
亥姆霍兹线圈 电子 枪 磁场强弱选择挡
一.带电粒子在匀强磁场中的运动
当带电粒子q以速度v垂直进入匀强磁场
中，它将做什么运动?
带电粒子将在垂直于磁场的平面 内做匀速圆周运动 。
速度大小不变，而方向随时间变化。
Bqv m v r
3 3∶2
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带电粒子做匀速圆周运动圆心的确定
圆心一定在与速度方向垂直的直线上
1)可以通过入射点和出射点作垂直于速度方 向的直线,交点就是轨迹的圆心.
例1 三种粒子
1 1
H
、
2 1
H
4 2
He
，它们以相同
速度垂直进入同一匀强磁场，求它们的轨道半
径之比、周期之比
1:2：2 1:2：2
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质谱仪原理分析 优质课件优秀课件课件公开课免费课件下载免费ppt下载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) 1、质谱仪是测量带电粒子荷质比、分析同位素 的重要工具
通过格 雷塞尔气 泡室显示 的带电粒 子在匀强 磁场中的 运动径迹
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过直线cd时，速度为v1，方向与cd垂直； 粒子2在通过直线cd时，速度为v2，方向 与cd夹角为60°.从射出到经过直线cd，
粒子经历时间分别为
t1、t2，则：
t1∶t2=?
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例、一有界的正方形匀强磁场区域，从a点 优质课件优秀课件课件公开课免费课件下载免费ppt下载新人教版高中物理选修3-13.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》(共33张PPT)
以不同的速度水平射入两完全相同的带电
粒子，一个从c点垂直cd射出，一个从d点
射出，则从c、d两点射出的粒子的速度之
比 2︰1 ；
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例、ab和cd是匀强磁场两条平行直线.在O
点将同种带电粒子以不同初速度发射出去，
初速度方向均沿ob方向。其中粒子1在通
r mv Bq
T 2r 2m
v Bq
周期T与运动速度及运动半径无关。
通过威
尔逊云室显 示的正负电 子在匀强磁 场中的运动 径迹
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例题：一个质量为m、电荷量为的粒子，从容器下 方的小孔S1飘入电势差为Ｕ的加速电场，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上求： （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
(1)粒子在S1区做什么运动? (2)在S2区做何种运动，在S3区将做何种运动? (3)假如粒子沿一半圆运动打到底片D上，S3距离D多远？
3)在圆周与割线的两个交点上速度与割线的 夹角相等.
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v
θ A
、 θθ
θB v
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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)[优质实用版课件]
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r = mv qB
T
=
2
v
r
T = 2m
qB
（二）基本要求：尺规作图
1、角度关系 几个有关的角及其关系：
粒子速度的偏向角φ
等于圆心角α，并等于AB
弦与切线的夹角θ（弦切 角）的２倍．即
O’ φ(偏向角）
φ=α=2θ
v
θ
θ
Ｂ
Ａ
α
θ‘ v
2、确定圆心方法：
（1）若已知两点速度方向, 做两点速度方向 的垂线，两垂线交点就是圆弧轨道的圆心。
m = qBd 2v
t = 30T=d
360 12v
B d
如图中圆形区域内存在垂直纸面
向外的匀强磁场，磁感应强度为B， a
o
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，求此正离子在磁场区域内 r v O
飞行的时间.
Ө
t = m Bq
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、13 H有）三和种α粒粒子子，（分别24H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？（ ）
（2）若已知一点速度方向和另一点位置时， 做速度垂线及弦的中垂线，交点就是圆弧轨 道的圆心。
O
V
O
M
P
V0
P
M V
人教版高中物理选修3-1课件：3.6带电粒子在匀强电场中的运动 (共44张PPT)
下面我们来探究圆周运动的半径大小和周期 : 问题： 一带电量为q，质量为m，速度为v的带电 粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其 半径r和周期T为多大？
mv r qB
2m T qB
半径的推导
电子在磁场中所受的洛伦兹力的大小为：
F qvB
洛伦兹力提供电子在磁场中的向心力:
v F m r
洛伦兹力演示仪是一种特制的电子射线管，由 电子枪发出的电子射线可以使管内的低压水银蒸汽 （或氢气）发出辉光，显示电子的轨迹，在暗室中 可以清楚地看到，在没有磁场作用时，电子的轨迹 是直线；在管外加上匀强磁场（这个磁场是由两个 平行的通电环形线圈产生的），电子的轨迹就弯曲 成圆形。
粒子的轨迹为什么是圆形的呢?
在左图中，如果电 容器A中含有电荷量相 同而质量有微小差别的 粒子，它们进入磁场后 将沿着不同的半径做圆 周运动，打到照片底片 的不同位置，在底片上 形成若干谱线状的细条， 叫做质谱线。
每一条谱线对应于一 定的质量。从谱线的位置 可以知道圆周的半径r，如 果再已知带电粒子的电荷 量q，就可以算出它的质量。 这种仪器叫做质谱仪。图 中就是质谱仪的原理示意 图。利用质谱仪对某种元 素进行测量，可以准确地 课堂导入的图片就是实 测出各种同位素的原子量。 验室中场用的质谱仪。
但是，当粒子 经过匀强磁场后， 电场方向就必须发 生改变，这样电子 再次进入电场中才 能被加速。
带电粒子在磁场中运动，运动的周期公式：
2m T qB
2
两式联立可以推导出圆周运动的半径为:
mv r qB
周期的推导
电子在磁场中所受的洛伦兹力的大小为：
F qvB
洛伦兹力提供电子在磁场中的向心力:
4 F m 2 T
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。
物理：3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》PPT课件(新人教版_选修3-1)
第三章《磁场》
第六节
《带电粒子在匀强磁场中的运动》
第一课时
思考：
若带电粒子（不计重力）以沿着与匀 强磁场平行的方向射入磁场，粒子将
如何运动？
若带电粒子（不计重力）以沿着与匀 强磁场垂直的方向射入磁场，粒子将
如何运动？
Hale Waihona Puke 实验探究： 洛伦兹力演示器
亥姆霍兹线圈
加速电压 选择挡
电子 枪 磁场强弱选择挡
探究一：不加磁场或电子沿着与匀强磁场平行
2、 带电粒子垂直于磁场方向进入磁场后将做 匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。
思考：改变加 速电压和励磁 电流时，电子 束轨迹半径变 化了，如何解 释？
（1）、带电粒子运动轨迹的半径
匀强磁场中带电粒子运动轨迹的半径与哪些因 素有关？
思路: 带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提
供向心力。
qvB m v2 r
的方向射入磁场时观察电子束的轨迹
结论： 轨迹是一条直线
探究二：加磁场时观察电子束的轨迹 结论： 圆
探究三：增大电压时观察电子束的轨迹 结论：
圆的半径增大
探究四：增大磁感应强度观察电子束的轨迹 结论：
圆的半径减小
无磁场 增加电压
有磁场 增加磁感应强度
实验结论：
1、不加磁场时电子束轨迹是一条直线
3、粒子运动方向与磁场有一夹角 （大于0度小于90度）轨迹为螺线
例1：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
(1)动能之比为多少?
(2)轨道半径之比为多少?
(3)周期之比为多少?
例2： 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。
第六节
《带电粒子在匀强磁场中的运动》
第一课时
思考：
若带电粒子（不计重力）以沿着与匀 强磁场平行的方向射入磁场，粒子将
如何运动？
若带电粒子（不计重力）以沿着与匀 强磁场垂直的方向射入磁场，粒子将
如何运动？
Hale Waihona Puke 实验探究： 洛伦兹力演示器
亥姆霍兹线圈
加速电压 选择挡
电子 枪 磁场强弱选择挡
探究一：不加磁场或电子沿着与匀强磁场平行
2、 带电粒子垂直于磁场方向进入磁场后将做 匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。
思考：改变加 速电压和励磁 电流时，电子 束轨迹半径变 化了，如何解 释？
（1）、带电粒子运动轨迹的半径
匀强磁场中带电粒子运动轨迹的半径与哪些因 素有关？
思路: 带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提
供向心力。
qvB m v2 r
的方向射入磁场时观察电子束的轨迹
结论： 轨迹是一条直线
探究二：加磁场时观察电子束的轨迹 结论： 圆
探究三：增大电压时观察电子束的轨迹 结论：
圆的半径增大
探究四：增大磁感应强度观察电子束的轨迹 结论：
圆的半径减小
无磁场 增加电压
有磁场 增加磁感应强度
实验结论：
1、不加磁场时电子束轨迹是一条直线
3、粒子运动方向与磁场有一夹角 （大于0度小于90度）轨迹为螺线
例1：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
(1)动能之比为多少?
(2)轨道半径之比为多少?
(3)周期之比为多少?
例2： 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。
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?
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.
2020人教版选修3-1第三章 第6节带电粒子在匀强磁场中的运动课件(31张)
物理 选修3-1 RJ
第三章 磁 场
解析：选 D 该束带电粒子在偏转磁场中向下偏转，磁场的 方向垂直纸面向外，根据左手定则知，该粒子带正电，A 选项错 误；带电粒子在电磁场区域，所受的洛伦兹力方向竖直向上，电 场力的方向竖直向下，可知电场强度的方向竖直向下，速度选择 器的 P1 极板带正电，B 选项错误；进入 B2 磁场中的粒子，洛伦 兹力提供向心力，qvB＝mvr2，r＝mqBv，速度一定，半径越大，比 荷mq 越小，但质量 m 不一定大，C 选项错误，D 选项正确．
物理 选修3-1 RJ
第三章 磁 场
解析：选 AC 根据题意，由于加速电场只在实线部分有， 则带电粒子运动一周，经过加速电场一次，故应该被加速一次， 故选项 A 正确，选项 D 错误；据图有：P1P2＝R2－R1＝mqBv2－mqBv1 ＝qmB(v2－v1)和 P3P2＝R3－R2＝mqBv3－mqBv2＝qmB(v3－v2)，由于带 电粒子经过加速电场时有：v22－v12＝2ad，经过处理得到：(v2 －v1)(v1＋v2)＝2ad，同理有：(v3－v2)(v3＋v2)＝2ad，故 B 选项 错误；据 v＝qBmR可知，带电粒子的最大速度由 D 形盒半径决定， 故 C 选项正确．
(1)带电粒子离开磁场时的速度多大？偏转角 多ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ？
(2)带电粒子在磁场中运动多长时间？射出磁场时偏离入射 方向的距离多大？
物理 选修3-1 RJ
第三章 磁 场
解析：(1)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，速度大小不 变，故离开磁场时 v＝3.2×106 m/s，
由题意得 R＝mqBv＝1.71×.6×101－027－×19×3.20×.17106 m＝0.2 m. 由几何关系得 sin θ＝RL＝12，可得 θ＝30°.
第三章 磁 场
解析：选 D 该束带电粒子在偏转磁场中向下偏转，磁场的 方向垂直纸面向外，根据左手定则知，该粒子带正电，A 选项错 误；带电粒子在电磁场区域，所受的洛伦兹力方向竖直向上，电 场力的方向竖直向下，可知电场强度的方向竖直向下，速度选择 器的 P1 极板带正电，B 选项错误；进入 B2 磁场中的粒子，洛伦 兹力提供向心力，qvB＝mvr2，r＝mqBv，速度一定，半径越大，比 荷mq 越小，但质量 m 不一定大，C 选项错误，D 选项正确．
物理 选修3-1 RJ
第三章 磁 场
解析：选 AC 根据题意，由于加速电场只在实线部分有， 则带电粒子运动一周，经过加速电场一次，故应该被加速一次， 故选项 A 正确，选项 D 错误；据图有：P1P2＝R2－R1＝mqBv2－mqBv1 ＝qmB(v2－v1)和 P3P2＝R3－R2＝mqBv3－mqBv2＝qmB(v3－v2)，由于带 电粒子经过加速电场时有：v22－v12＝2ad，经过处理得到：(v2 －v1)(v1＋v2)＝2ad，同理有：(v3－v2)(v3＋v2)＝2ad，故 B 选项 错误；据 v＝qBmR可知，带电粒子的最大速度由 D 形盒半径决定， 故 C 选项正确．
(1)带电粒子离开磁场时的速度多大？偏转角 多ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ？
(2)带电粒子在磁场中运动多长时间？射出磁场时偏离入射 方向的距离多大？
物理 选修3-1 RJ
第三章 磁 场
解析：(1)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，速度大小不 变，故离开磁场时 v＝3.2×106 m/s，
由题意得 R＝mqBv＝1.71×.6×101－027－×19×3.20×.17106 m＝0.2 m. 由几何关系得 sin θ＝RL＝12，可得 θ＝30°.
36带电粒子在匀强磁场中的运动共33张PPT
KETANG HEZUO TANJIU
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2.回旋加速器两端所加的交流电压的周期由什么决定?
答案:为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速,使之能量不断
提高。交流电压的周期必须等于带电粒子在回旋加速器中做匀速圆周
2m
。因此,交流电压的周期由带电粒子的质量
qB
运动的周期即 T=
m、带
电荷量 q 和加速器中的磁场的磁感应强度 B 来决定。
方向进入电场中加速。
第18页/共33页
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课堂合作探究
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(2)电场的作用
回旋加速器两个半圆形金属盒之间的缝隙区域存在周期性变化的
并且垂直于两金属盒正对截面的匀强电场,带电粒子经过该区域时被
加速。
(3)交变电压的周期
线的夹角(弦切角 θ)的 2 倍。如图所示,即 φ=α=2θ。
②相对的弦切角 θ 相等,与相邻的弦切角 θ'互补,即 θ+θ'=180°。
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(3)粒子在磁场中运动时间的确定
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预习导引
1.带电粒子在匀强磁场中的运动
(1)只考虑磁场作用力时,平行射入匀强磁场中的带电粒子,做匀速
直线运动。
(2)垂直射入匀强磁场中的带电粒子,在洛伦兹力的作用下做匀速
物理：3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》课件(新人教版-选修3-1)
3、该带点粒子将会做匀速圆周运动，洛伦兹力 提供向心力。
第二页，共27页。
实验
(shíyà n)：
洛伦兹力演示(yǎnshì)器
亥姆霍兹线圈
加速电压 选择挡
电子 枪 磁场强弱选择挡
第三页，共27页。
实验 (ns)h观束：íy轨察à迹1：结不论加(j磁iél场ùn(c)：ích轨ǎn迹g)是时一电子
(A)
第十六页，共27页。
三、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 (yùndòng)的时间
例4：垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度 (kuāndù)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 粒子在磁场中运动的时间t．
结论 1. 在磁场中做圆周运(动jié,周l期ù不变 2. 每一个周期加速两n次)
3. 电场(diàn chǎng)的周期与粒子在磁场中做圆周运 动周期相同
4. 电场(diàn chǎng)一个周期中方向变化两次 5. 粒子加速的最大速度由盒的半径决定 6. 电场(diàn chǎng)加速过程中,时间极短,可忽略
第二十五页，共27页。
例题(lìtí)讲解
第二十六页，共27页。
内容(nèiróng)总结
磁场》。结论1：不加磁场时电子束轨迹轨迹是一条直线。同一磁场中不同带电粒 子的迹径不同。可见(kějiàn)半径不同意味着比荷不同，意味着它们是不同的粒子。电
No 场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相同。电场加速过程中,时间极短,可忽略。
电小A．(带粒电子量(l不ìCz变ǐ))从．a从到图b，中带情正况可以确定
B．粒子(lìzǐ)从a到b，带负 电
第二页，共27页。
实验
(shíyà n)：
洛伦兹力演示(yǎnshì)器
亥姆霍兹线圈
加速电压 选择挡
电子 枪 磁场强弱选择挡
第三页，共27页。
实验 (ns)h观束：íy轨察à迹1：结不论加(j磁iél场ùn(c)：ích轨ǎn迹g)是时一电子
(A)
第十六页，共27页。
三、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 (yùndòng)的时间
例4：垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度 (kuāndù)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 粒子在磁场中运动的时间t．
结论 1. 在磁场中做圆周运(动jié,周l期ù不变 2. 每一个周期加速两n次)
3. 电场(diàn chǎng)的周期与粒子在磁场中做圆周运 动周期相同
4. 电场(diàn chǎng)一个周期中方向变化两次 5. 粒子加速的最大速度由盒的半径决定 6. 电场(diàn chǎng)加速过程中,时间极短,可忽略
第二十五页，共27页。
例题(lìtí)讲解
第二十六页，共27页。
内容(nèiróng)总结
磁场》。结论1：不加磁场时电子束轨迹轨迹是一条直线。同一磁场中不同带电粒 子的迹径不同。可见(kějiàn)半径不同意味着比荷不同，意味着它们是不同的粒子。电
No 场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相同。电场加速过程中,时间极短,可忽略。
电小A．(带粒电子量(l不ìCz变ǐ))从．a从到图b，中带情正况可以确定
B．粒子(lìzǐ)从a到b，带负 电
高二新人教版物理选修31课件36 带电粒子在匀强磁场中的运动[可修改版ppt]
3．确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受 力情况的结合．
4．对于粒子连续通过几个不同情况的场的问题， 要分阶段进行处理．
5．画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规 律．
①当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，根据 受力平衡列方程求解．
②当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用 牛顿定律结合圆周运动规律求解．
第3章高磁场二新人教版物理
选修31课件36 带电
粒子在匀强磁场中
人
的运动
教 版 物
理
选修3-1
第 六 节 带电粒子在匀强磁场中的运动
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
知识点 1 带电粒子在匀强磁场中的运动 1.运动轨迹 带电粒子(不计重力)以一定的速度 v 进入磁感应强 度为 B 的匀强磁场时： ①当 v∥B 时，带电粒子将做 匀速直线 运动； ②当 v⊥B 时，带电粒子将做 匀速圆周运动．
知识点 3 回旋加速器 原理：利用电场对带电粒子的 加速作用和磁场对 运动电荷的 偏转作用来获得高能粒子． ①磁场的作用：带电粒子以某一速度垂直磁场方向 进入匀强磁场时，只在洛伦兹力作用下做 匀速圆周 运 动，其中周期与 速率 和半径无关，使带电粒子每次进 入 D 形盒中都能运动相等时间(半个周期)后，平行于电 场方向进入电场中 加速．
③当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理 或能量守恒定律求解．
④对于临界问题，注意挖掘隐含条件．
易错点：审题不清乱套公式导致错解 案例：如图所示，带负电的粒子垂直磁场方向进 入圆形匀强磁场区域，射出磁场时速度偏离原方向的 角度为 60°.已知带电粒子质量 m＝3×10－20kg，电荷 量 q＝10－13C，速度 v0＝105m/s.磁场区域的半径 R＝ 3×10－1m，不计重力，求磁场的磁感应强度．