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(共44张PPT)

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

L
展
解：经分析得，粒子打在b点时有最大速度vmax，打在a点时有最小速度vmin。如图所示作辅助线。当粒子打在b点时，设对应的半径为R 则由几何知识可得：
L 2 2 R L R 2
2
o
R R-L/2 a L b
解得：
R
R
所以最大速度vmax为
则由几何知识可得所以最小速度为
三.在圆形磁场区中的运动
议
例题
如图所示，纸面内存在着一半径为R的圆形匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m、带电量为q的负粒子从A点正对着圆心O以速度v垂直磁场射入，已知当粒子射出磁场时，速度方向偏转了θ 。求粒子在磁场中运动的轨道半径r。（不计重力）
R
A
O
展
解：如图所示做辅助线，连接两圆圆心因为速度方向偏转了θ 所以圆O1中的圆心角为θ
p r qB r1 m1 r2 m2
2mEk m qB q q2 1 2 1 q1 4 1
O
v1
B
二、在有界磁场中带电粒子圆运动有关问题的讨论
议
1.如图所示，在x轴上方有匀强磁场B，一个质量为m，带电量为-q的的粒子，以速度v从O点射入磁场，角已知，粒子重力不计，求 (1)粒子在磁场中的运动时间 (2)粒子离开磁场的位置.
× × × × × × ×
× × × × × ×
× × × × 强磁场边界成30º角的方向，以速度v0射入磁场，已知其电量为q，质量为m，若磁场足够大，磁感应强度为B，则此正离子在磁场中的运动半径多大？在磁场中运动的时间是多少？离开磁场时速度方向偏转了多少？
m v0 r qB
回旋角等于偏向角等于3000

高中物理人教版课件选修3-1 3.6带电粒子在匀强磁场中的运动

供向心力，所以电子做匀速圆周运动。
课时目标·导航
课前感知·预习
课堂导学·探究
分层达标·训练
(3)保持电子束进入磁场的速度不变，改变磁感应强度的大小，
观察电子束的径迹有什么变化，说明了什么？提示：磁感应强度越大，半径越小，说明匀速圆周运动的半径
与磁感应强度的大小有关。
(4)保持磁感应强度的大小不变，改变电子束进入磁场的速度，观察电子束的径迹有什么变化，说明了什么？提示：速度越大，半径越大，说明匀速圆周运动的半径与速度的大小有关。
4.知道回旋加速器、质谱仪的基本构造、原理及用途。
课时目标·导航
课前感知·预习
课堂导学·探究
分层达标·训练
重点：1.理解带电粒子在匀强磁场中的运动半径、周期公式。 2.应用带电粒子在磁场中运动规律分析回旋加速器、质谱仪等。难点：带电粒子在匀强磁场中运动问题的综合分析。
课时目标·导航
课前感知·预习
此ppt下载后可自行编辑
高中物理课件
点击进入相应模块
点击进入相应模块
6
带电粒子在匀强磁场中的运动
1 2 3 4
课时目标·导航课前感知·预习课堂导学·探究分层达标·训练
点击进入相应模块
1.知道带电粒子沿着垂直于磁场的方向射入匀强磁场会做匀速圆周运动。 2.理解洛伦兹力对运动电荷不做功。 3.能够用学过的知识分析、计算有关带电粒子在匀强磁场中受力、运动问题。
(4)由①②两式可以求出粒子的半径r、质量m、比荷中由 r
1 2mU 质量变化而变化。可知电荷量相同时，半径将随_____ B q
同位素。 (5)质谱仪的应用：可以测定带电粒子的质量和分析_______
课时目标·导航

2020-2021学年高二物理人教版选修3-1(第3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动)

…○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________…○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………绝密★启用前人教版选修3-1 第三章磁场 6.带电粒子在匀强磁场中的运动第Ⅰ部分选择题一、选择题：本题共8小题。

将正确答案填写在题干后面的括号里。

1．速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场，其轨迹如图所示，则磁场最强的是( )2．处在匀强磁场内部的两个电子A 和B 分别以速率v 和2v 垂直于磁场开始运动，经磁场偏转后，哪个电子先回到原来的出发点( )A ．条件不够无法比较B ．A 先到达C ．B 先到达D ．同时到达3．如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以不同速率沿着与x 轴成30°角从原点射入磁场，它们的轨道半径之比为3∶1，则正、负电子在磁场中运动时间之比为( )A ．1∶2B ．2∶1C ．1∶3D ．3∶14．1930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D 1、D 2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是( )A ．离子由回旋加速器的边缘进入加速器B ．离子在磁场中加速C ．离子由回旋加速器的中心附近进入加速器D ．离子在电场中偏转5．由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图所示，它曾由航天飞机携带升空，将来安装在阿尔法国际空间站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物质。

所谓的反物质即质量与正粒子相等，带电量与正粒子相等但相反，例如反质子即为1-1H ，假若使一束质子、反质子、α粒子和反α粒子组成的射线，以相同的速度通过OO ′进入匀强磁场B 2而形成的4条径迹，则( )A ．1、3是反粒子径迹B ．2、4为反粒子径迹C ．1、2为反粒子径迹D ．4为反α粒子径迹6．如图所示，在x 轴上方存在着垂直于纸面向里，磁感应强度为B 的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O 处以速度v 进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x 轴正方向成120°角。

人教版高中物理选修3-1教学课件：第3章磁场3.6带电粒子在匀强磁场中的运动

【答案】 A
【方法归纳】带电粒子在磁场中运动的半径由公式 r＝mqBv决定，运动周期由 T＝2qπBm决定．
跟踪练习 1.
如图，MN 为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面
的匀强磁场(未画出)．一带电粒子从紧贴铝板上表面的 P 点垂直于铝
板向上射出，从 Q 点穿越铝板后到达 PQ 的中点 O，已知粒子穿越铝
二、质谱仪和回旋加速器
1．质谱仪 (1)原理图如图所示． (2)带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理：
qU＝12mv2① (3)带电粒子进入质谱仪的偏转磁场，洛伦兹力提供向心力： qvB＝mrv2② (4)由①②两式可以求出粒子的运动半径 r、质量 m、比荷mq 等． (5)质谱仪的应用：可以测定带电粒子的质量和分析同位素．
2．回旋加速器 (1)工作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，这些过程在回旋加速器的核心部件——两个 D 形盒和其间的窄缝内完成． 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、半径均无关T＝2qπBm，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．
1．半径及周期质量为 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，洛伦兹力提供向心力，即 qvB＝ mrv2，可得半径公式 r＝mqBv，再由 T＝2vπr得周期公式 T＝2qπBm.
2．分析思路 (1)圆心的确定带电粒子垂直进入磁场后，一定做圆周运动，其速度方向一定沿圆周的切线方向，因此圆心的位置必是两速度方向垂线的交点或某一速度方向的垂线与圆周上两点连线中垂线的交点，如图所示．

高中物理选修3-1课件第三章第6节带电粒子在匀强磁场中的运动

与责任在理论与实践结合的过程中体会成功的喜悦。
首页
上一页
下一页
末页
结束
一、带电粒子在匀强磁场中的运动 1．用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中运动
实验操作
不加磁场时给励磁线圈通电后
保持电子速度不变，改变磁感应强度
保持磁感应强度不变，改变电子速度
轨迹特点电子束的径迹是_直__线__ 电子束的径迹是__圆__ 磁感应强度越大，轨迹半径_越__小__
电子速度越大，轨迹半径_越__大__
首页
上一页
下一页
末页
结束
2．洛伦兹力的作用效果洛伦兹力只改变带电粒子速度的方向，不改变带电粒子速度的 _大__小_，或者说洛伦兹力不对带电粒子做功，不改变粒子的能量。 3．带电粒子的运动规律沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做 _匀__速__圆__周__运动。洛伦兹力总与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。
首页
上一页
下一页
末页
二、质谱仪和回旋加速器
结束
1．质谱仪 (1)原理图：如图所示。
(2)加速
带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得：
qU＝__12_m__v_2 _。
①
(3)偏转
带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹
力提供向心力：__q_v_B__＝mrv2。
②
首页
上一页
下一页
末页
首页
上一页
下一页
末页
结束
(1)带电粒子若垂直进入非匀强磁场后做半径不断变化的运动，这时公式 r＝mqBv是否成立？提示：成立。在非匀强磁场中，随着B的变化，粒子轨迹的圆心、半径不断变化，但粒子运动到某位置的半径仍由 B、q、v、m决定，仍满足r＝mqBv。

高中物理第三章磁场 3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动新人教版选修3-1

(1)不加磁场时，电子束的径迹有什么特点？提示：不加磁场时，电子枪射出的电子做匀速直线运动，径迹是一条直线。
(2)给励磁线圈通电，在玻璃泡中产生沿两线圈中心轴线方向、由内指向外的匀强磁场时，电子束的径迹有什么特点？原因是什么？提示：径迹为圆周，原因是电子所受洛伦兹力的方向与速度方向垂直，不改变速度的大小，只改变速度的方向，洛伦兹力提供向心力，所以电子做匀速圆周运动。
【探究总结】 1.带电粒子在有界磁场中的运动问题： (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(如图甲所示，图中P为入射点，M为出射点)。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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(如图乙所示，图中P为入射点，M为出射点)。
6 带电粒子在匀强磁场中的运动
【自主预习】 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。
(2)轨道半径和周期：
A.质谱仪是分析同位素的重要工具
B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 E
B
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越
小
【解析】选A、B、C。本题考查速度选择器及质谱仪的有关知识。由加速电场可知粒子所受电场力向下，即粒子带正电，在速度选择器中，所受电场力水平向右，洛伦兹力水平向左，因此速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，B正确；粒子经过速度选择器时满足qE=qvB，可知能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E ，

人教版高二物理选修3-1 3.6带电粒子在匀强磁场中的运动--带电粒子在有界磁场中的临界极值问题 (共21张PPT)

正方形边界创新设计
【典例 3】(多选)如图示,垂直于纸面向里的匀强磁场分布在正方形 abcd 区域内,O 点是 cd 边的中点。一个带正电的粒子仅在磁场力作用下,从 O 点沿纸面以垂直于 cd 边的速度射入正方形内，经过时间 t0 后刚好从 c 点射出磁场。现设法使该带电粒子从 O 点沿纸面以与 Od 成 30°角的方向,以大小不同的速率射入正方形内,下列说法中正确的是( ) A.若该带电粒子在磁场中经历的时间是 5t0/3,则它一定从 cd 边射出磁场 B.若该带电粒子在磁场中经历的时间是 2t0/3,则它一定从 ad 边射出磁场 C.若该带电粒子在磁场中经历的时间是 5t0/4,则它一定从 bc 边射出磁场 D 若该带电粒子在磁场中经历的时间是 t0,则它一定从 ab 边射出磁场
v
O1
+q
v
粒子擦着上板从左边穿出时，圆
O2
心在O1点，有
r1
L 4
v2
r2
v
r2
qvBm r
O1
v1
qB1 m
rqBLv 4m
qBL 4m
+q
v
粒子擦着上板从右边穿出时，圆心在O2点，有
r22L2(rL 2)2
5L r2 4
v2
qB2r5qBL m 4m
5qBL v 4m
粒子不打在极板上可能从左端穿出，也可能从右端穿出，必须全面分析问题．
8-3 带电粒子在有界磁场中的临界极值问题多维探究
例1．在真空中宽ｄ的区域内有匀强磁场Ｂ，质量为
ｍ，电量为e，速率为ｖ的电子从边界ＣＤ外侧垂直
射入磁场，入射方向与ＣＤ夹角θ，为了使电子能从
磁场的另一侧边界ＥＦ射出，ｖ应满足的条件是：

高中物理人教版选修3-1课件-带电粒子在匀强磁场中的运动(31张)-PPT优秀课件

电子原来的入射方向的夹角为300。
细
求:(1)电子的质量m=?
ev
节决定
(2)电子在磁场中的运动时间t=? 1.找圆心利用v⊥R
成
θ
败，
态
度
利用弦的中垂线
2.定半径
几何法求半径R 向心力公式求半径R
θ
OB d
决定一切
t 3.确定运动时间
T=
2p
T
2pm
qB
（θ用弧度表示）
制作人：王怀龙
制作人：王怀龙
高二物理备课组
细节决定成败，态度决定一切
阿斯顿：他用质谱仪发现了同位素氖20和氖22
制作人：王怀龙
高二物理备课组 (3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图3所示)
细节决定成败，态度决定一切
制作人：王怀龙
高二物理备课组
(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图1所示)
随着粒子速度的增大，走过半圆所需时间越短？随着径迹半径的增大，走过半圆所需时间越多？
制作人：王怀龙
高中物理人教版选修3-1课件：3.6带电粒子在匀强磁场中的运动( 共31张 PPT)
高中物理人教版选修3-1课件：3.6带电粒子在匀强磁场中的运动( 共31张 PPT)
回旋加速器
高二物理备课组
成败
，
态
度
决
定
一
切
粒子在磁场中做圆周运动的对称规律:从同一直线边界射
入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等。
制作人：王怀龙
高二物理备课组
O
入射角600时:
t 12pm2pm