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高二物理课件《带电粒子在匀强磁场中的运动》课件

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物理人教版(2019)选择性必修第二册1.3带电粒子在匀强磁场中的运动 课件(共18张PPT)

物理人教版(2019)选择性必修第二册1.3带电粒子在匀强磁场中的运动 课件(共18张PPT)

4.(2022·天津高二统考期末)在正方形ABCD区域内有垂直纸面向外的匀强 磁场，质量为m、电荷量为q的带正电粒子以速度v进入磁场后的运动轨 迹如图所示，P、Q为运动轨迹与磁场边界的交点，AP＝6a，AQ＝8a， 粒子离开磁场与进入磁场的速度方向恰好相反。求： (1)粒子是从P、Q中的哪个点进入磁场的； (2)ABCD区域内匀强磁场的磁感应强度大小； (3)粒子在磁场中运动的时间t。
1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动
重力的处理
①微观粒子：如电子，质子，α粒子，离子等。这些粒子所受重力 和洛伦兹力相比小得多，若无特殊说明或明确的暗示，一般都不考 虑重力。（但并不能忽略质量）。
②宏观物体：如带电小球、液滴、油滴、尘埃等。若无特殊说明或 明确的暗示，一般都考虑重力。
③某些带电体是否考虑重力，要根据运动状态来判定。
速度偏转角φ＝圆心角θ ＝弦切角α的2倍
三、带电粒子在匀强磁场中运动的分析思路
3.运动时间的确定
360 T
(2)由弧长求
ts v
教材P16
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的解题方法
1.(多选)(2022·通化市期中)两个粒子A和B带有等量的同种电荷，粒子A和 B以垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场，A、B均不计重力，则下列说 法正确的是（CD ） A.如果两粒子的速度vA＝vB，则两粒子的半径RA＝RB B.如果两粒子的动能EkA＝EkB，则两粒子的周期TA＝TB C.如果两粒子的质量mA＝mB，则两粒子的周期TA＝TB D.如果两粒子的质量与速度的乘积mAvA＝mBvB，则两粒子的半径RA＝RB
三、带电粒子在匀强磁场中运动的分析思路
1.轨道圆心的确定
(1)已知粒子的入射方向和出射方向 (2)已知粒子的入射方向和出射点位置

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]

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]

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

物理人教版(2019)选择性必修第二册1.3带电粒子在匀强磁场中的运动(共43张ppt)

物理人教版(2019)选择性必修第二册1.3带电粒子在匀强磁场中的运动(共43张ppt)
感线垂直，且平行于矩形空间的其中一边，矩形空间边长为 a和a，电子刚好从
矩形的相对的AC两个顶点间通过，求：（1）电子在磁场中做圆周运动的半径；
（2）电子在磁场中的飞行时间。
6.如图所示，一个质量为m、电荷量为-q、不计重力的带电粒子从x轴上的P(a,0)
点以速度v，沿与x轴正方向成600的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好
垂直于y轴射出第一象限，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B；
（2）穿过第一象限的时间．
二、轨迹特点：
1.直线边界：（1）对称； （2）怎样进怎样出；
O


r
O
v


r
r


d
O

r

r
d 2r sin
O
v

r
r


2 2
t
T
2
1.直线边界：（1）对称； （2）怎样进怎样出；
强度大小分别为 B1、B2，一质量为m、电荷量为e的电子从MN上的P
点沿垂直于磁场方向射入匀强磁场 B1中，其运动轨迹为如图虚线所示
的“心”形图线．则以下说法正确的是 (
)
A．电子的运动轨迹为 PENCMDP
B．B1＝2B2
2πm
C．电子从射入磁场到回到 P 点用时为
B1e
D．B1＝4B2
【答案】B
1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动
常见粒子的分类
1. 带电的基本粒子：
如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和
洛仑磁力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都
不考虑重力。（但并不能忽略质量）。

第1章 3 《带电粒子在匀强磁场中的运动》课件ppt

第1章 3 《带电粒子在匀强磁场中的运动》课件ppt
k
则判知粒子应带负电,故选 B。
答案 B
例2 (多选)(2020天津卷)如图所示,在Oxy平面的第一象限内存在方向垂直
纸面向里,磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射
入磁场,速度方向与y轴正方向的夹角θ=45°。粒子经过磁场偏转后在N点
(图中未画出)垂直穿过x轴。已知OM=a,粒子电荷量为q,质量为m,重力不
2
2
qvB=m ,联立解得 v= ,B 错误。
答案 AD
变式训练 2两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一
速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力),从较强磁场区域
进入较弱磁场区域后,粒子的(
A.轨道半径减小,角速度增大
B.轨道半径减小,角速度减小
C.轨道半径增大,角速度增大
线MN为理想边界。现有一个质量为m、电荷量为e的电子以垂直于边界
MN的速度v由P点沿垂直于磁场的方向射入磁感应强度为B1的匀强磁场中,
其运动轨迹为图中虚线所示的心形图线,以下说法正确的是(
A.电子的运动轨迹为P→D→M→C→N→E→P
2π
B.电子运动一周回到 P 点所用的时间 T=
1
C.B1=4B2
)
解析 当粒子垂直射入匀强磁场中时,粒子才做匀速圆周运动。
答案 ×
(2)带电粒子在磁场中运动的速度越大,则周期越大。(
解析 由T=
答案 ×
)
2π
可知,带电粒子在磁场中的运动周期与粒子速度无关。
(3)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与粒子的质量和速度无
关。(
)
解析 根据半径公式r=

2
1
2
1

1.3带电粒子在匀强磁场中的运动课件共32张PPT

1.3带电粒子在匀强磁场中的运动课件共32张PPT

练习1。如图所示，一束电子（电量为e)以速度
V垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场，
穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹
角为300。求 : (1) 电子的质量m=? (2) 电子
在磁场中的运动时间t=?
ev
m 2eBd v
t d
3v
θ
B d
练习2.如图所示，在半径为R 的圆的范围内，有匀
角α，并等于AB弦与切线的夹
角θ（弦切角）的２倍．即
V
φ=α=2θ
V
O’Φ(偏向角）
v
Ａ
θ θＢ
α
θ
‘
v
带电粒子做圆周运动的分析方法
V
V
V
V
带电粒子做圆周运动的分析方法
（二）解题步骤：画轨、定心、求半径
1.定心方法： （1）两径定心：已知入射方向和出射方向, 与速度垂直的半径交
点就是圆弧轨道的圆心。
（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。
加速：qU 1 mv2 2
偏转：R mv 1 d qB 2
R 1 d 1 2mU 2 Bq
测量带电粒子的质量或比荷 分析同位素
二、实际应用 （一）、质谱仪：
1、质谱仪是测量带电粒子质量或比荷、分析同位素
2、基本原理
将质量不等、电荷数相等的带电粒 子经同一电场加速再垂直进入同一匀强 磁场，由于粒子速度不同，引起轨迹半 径不同而分开，进而分析某元素中所含 同位素的种类
直线加速器2WL.swf
思考： 若需要很大的动能的粒子，利用 直线加速器是否方便？为什么？ 那应该怎么办？
2、回旋加速器 （1）构造 （2）工作原理

带电粒子在匀强磁场中的运动课件-高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册

带电粒子在匀强磁场中的运动课件-高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
关系式 =

。

(3)运动时间的确定
①粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对

应的圆心角为α时，其运动时间可由下式表示：t＝
T
360°
(或

t=2πT)。可见粒子转过的圆心角越大，所用时间越长。
②粒子在磁场中运动的弧长为s，则 =

.

可见速度大小
一定时，粒子在磁场中运动的弧长越长，所用时间越长。
带电粒子在匀强磁场中的运动
年
级：高二
学 科：物理（人教版）
一.带电粒子在匀强磁场中的运动









实验：观察带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹
洛伦兹力演示仪
与垂直
与平行
与既不垂直也不平行
二.带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期
一个电荷，质量为m的带电粒子，在磁感应强度为B的匀强磁场中以
例题2
如图所示，在xOy平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀
强磁场，一带电粒子从y轴上的M点射入磁场，速度方向与y轴正方向的夹角θ = 45°。
粒子经过磁场偏转后在N点(图中未画出)垂直穿过x轴。已知OM = a，粒子电荷量为q，
质量为m，重力不计。则 ( AD )
A.粒子带负电
B.粒子速度大小为


C.粒子在磁场中运动的轨道半径为a
D.N与O点相距(
2 +1)a
O1
小结
带电粒子以不同速度入射匀强磁场的运动情况
带电粒子匀速圆周运动的半径和周期
带电粒子匀速圆周运动的基本问题
速度v运动，有：
2

带电粒子在匀强磁场中的运动_课件

粒子射入的速度增大， 电子束轨道半径也增大。
带电粒子在匀强磁场中运动的演示
实验结论： ①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。 ②磁场强度不变，粒子射入的速度增大，轨道半径也增大。 ③粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径减小。
带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动
试用逻辑推理以上实验现象的原因。 洛伦兹力的方向与速度方向垂直。 带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒子的速率不变，能量不变。 洛伦兹力（F=qvB）大小不变，方向在不断变化。 垂直于匀强磁场方向射入的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。
带电粒子在匀强磁场中运动的处理方法
带电粒子在匀强磁场圆周运动的分析方法
找圆心
画轨迹
①已知两点速度方向
两洛伦兹力方向的延长线交点为圆心
②已知一点速度方向和另一点位置 弦的垂直平分线与一直径的交点为圆心
带电粒子在匀强磁场中运动的处理方法
计算出粒子所转过的圆心角θ 的大小用公式t=
T 可求出运动时间。
带电粒子做匀速圆周的半径和周期
带电粒子只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动的半径和周期与什么有关？ 带电粒子做匀速圆周运动所需的向心力由谁提供？ 与速度V、磁感应强度 B、粒子的比荷有关。
动
若带电粒子的速度方向与磁场的方向平行，那么其做什么运动？
mA:mB =
总结
带电粒子平行磁场进入：做__匀__速__直__线___运动 带电粒子垂直磁场进入：做__匀__速__圆__周___运动 半径：___________ 周期：___________
带电粒子的速度方向与磁场的方向平 行时，带电粒子受到的洛伦兹力为零 ，粒子做匀速直线运动。
带电粒子在匀强磁场中的螺旋运动

新版人教版高二物理磁场第六节《带电粒子在匀强磁场中的运动》(共13张PPT)学习PPT


com/v_show/id_XNDA1MTQyNzY=.
(2)半径的大小一般利用几何知识求得。
质谱仪
最初是由汤姆生的学生阿斯顿 设计的，他用质谱仪发现了氖20和 氖22，证实了同位素的存在。
现在质谱仪已经是一种十分精 密的仪器，是测量带电粒子的质量 和分析同位素的重要工具。
速度选择器 (2)半径的大小一般利用几何知识求得。
注意：本公式不能直接应用 com/v_show/id_XNDA1MTQyNzY=.
磁感应强度B相互垂直。具有某一速度v的带 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力就是它做圆周运动的向心力
带电粒子在汽泡室运动径迹的照片。
电粒子将沿虚线通过不发生偏转，而其它速度 粒子运动方向与磁场有一夹角
（大于0度小于90度）
(c2o)m半/v径_s的ho大w/小id一_X般ND利A用1M几T何Q知yN识zY求=得. 。
请最推初导 是半由径汤和姆周生期的表学达生式阿。斯顿设计的，他用质谱仪发现了氖20和氖22，证实了同位素的存在。
注粒意子： 运本动公方式向不与能磁直场接有应一用夹角
（大于0度小于90度）
带(周电期粒与子速在度匀和强半磁径场无中关做) 匀速圆周运动，洛伦兹力就是它做圆周运动的向心力
第六节 带电粒子在匀强磁场中的运动
判断下图中带电粒子（电量q，重力不计） 所受洛伦兹力的大小和方向：
-v
B
一、运动式
1、匀速直线运动。 2、匀速圆周运动。
F × × × B × ×
××××× ×××××
××+××v×
×××××
带电粒子在匀强磁场中 做匀速圆周运动，洛伦 兹力就是它做圆周运动 的向心力
（3） 粒子的最大动能 是多大？ （4） 粒子在同一个D形 盒中相邻两条轨道半径 之比

36带电粒子在匀强磁场中的运动共33张PPT


KETANG HEZUO TANJIU
当堂检测
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
问题导学
课前预习导学
课堂合作探究
KEQIAN YUXI DAOXUE
KETANG HEZUO TANJIU
当堂检测
(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°。
第7页/共33页
问题导学
课前预习导学
课堂合作探究
KEQIAN YUXI DAOXUE
KETANG HEZUO TANJIU
当堂检测
(3)粒子在磁场中运动时间的确定
目标导航
课前预习导学
课堂合作探究
KEQIAN YUXI DAOXUE
KETANG HEZUO TANJIU
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

1.3带电粒子在匀强磁场中的运动 课件-高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册


二、带电粒子做圆周运动的半径和周期
4．两种求时间的方法
(1)利用圆心角求解，若求出这部分圆弧对应的圆心角α，则 t=α/360 ✖T (2)利用弧长s和速度v求解，若求出这部分圆弧对应的弧长s和速度v，则 t=s/v
例题分析
二、带电粒子做圆周运动的半径和周期
例1.如图所示，一束电子(电荷量为e)以速度v由A点垂直射入磁感应强度为B、 宽度为d的有界匀强磁场中，在C点穿出磁场时的速度方向与电子原来的入射 方向成30°夹角，则电子的质量是多少？电子穿过磁场的时间是多少？
二、带电粒子做圆周运动的半径和周期
2．三种求半径的方法 (1)根据半径公式求解。 (2)根据勾股定理求解，如图所示，若已 知出射点相对于入射点侧移了x，则满足 r2＝d 2＋(r－x)2。
(3)根据三角函数求解，如图所示，若已 知出射速度方向与入射方向的夹角为θ， 磁场的宽度为d，则有关系式r=d/sinθ。
励磁线圈
电子枪Βιβλιοθήκη 加速电压S 励磁电流N
一、观察带电粒子的运动径迹
演示实验：
（1）不加磁场
（2）施加垂直于纸面的磁场
现象：电子束沿直线运动。
现象：电子束做圆周运动。
一、观察带电粒子的运动径迹
演示实验：
（3）速度不变，磁感应强度增大 （4）磁感应强度不变，速度增大
现象：电子束圆周运动的半径减小。 现象：电子束圆周运动的半径变大。
1.3带电粒子在磁场 中的运动
学习目标
1、通过实验探究，观察运动电荷在匀强磁场的运动。 2、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期公式。
在汽泡室中存在匀强磁场， 带电粒子沿垂直于磁场的方向 射入气泡室，粒子的一段径迹 如图所示，为什么有的粒子的 径迹呈螺旋形呢？
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径ab端的a点射入磁场，已知粒子比荷 q/m=108C/kg ， 少？
B b
a
r O
带电粒子在复合场中的运动
能忽略带电体重力的情况下，则只需考虑电场和 磁场。这时有两种情况：
1、电场和磁场成独立区域 处理方法： 分阶段求解 2、电场和匀强磁场共存区域 处理方法： 二力平衡~匀速直线运动 功 能 关 系
h
V0 2h Vy Vx V
m v0 E 2qh
2
v 2v0
m v0 B hq
2h
练习1.如图，在xoy平面内，I象限中有匀强电场， 场强大小为E，方向沿y轴正方向，在x轴的下方 有匀强磁场，磁感强度大小为B，方向垂直于纸 面向里，今有一个质量为m，电量为e的电子（不 计重力),从y轴上的P点以初速度v0垂直于电场方 向进入电场。经电场偏转后，沿着与x轴正方向 成45o进入磁场，并能返回到原出发点P。 求: (1)作出电子运动轨迹的示意图， 并说明电子的运动情况 (2）P点离坐标原点的距离h。 (3)电子从P点出发经多长 时间第一次返回P点？
学科网
Hale Waihona Puke 带电粒子在磁场中的运动之临界问题分析
例1：两板间（长为L，相距为L）存在匀强磁场，带 负电粒子q、m以速度V0从方形磁场的中间射入，要
求粒子最终飞出磁场区域，则B应满足什么要求？
小结： 临界问题的分析方法 1、理解轨迹的变化 （从小到大） 2、找临界状态：
组卷网
m q
v0
B
L
L
例2．如图，若电子的电量e，质量m，磁感应强度B 及宽度d已知，若要求电子不入右边界穿出，则初速 度V0有什么要求？
B e v0 v0
变化1：若初速度与边界成α =60° 角，则初速度有什么要求？
变化2：若初速度向上与边界成 α =60°角，则初速度有什么要 求？
d
B
练习、在真空中半径r=3×10－2m的圆形区域内有一匀 强磁场，磁感应强度B=0.2T，方向如图所示。一带正 电的粒子以v0=1.2×106m/s的初速度从磁场边界上直 不计粒子重力，则粒子在磁场中运动的最长时间为多
z..x..x..k
×
×
d×
×
× ·×
a
×
× ×
× × 导电液体
×
b×
L
·
×
×
×
×
d×
×
× ·× ×
a
×
×
× ×
×
× × 导电液体
b×
L
·
U ab q qBv d V (体积) Q(流量) t d 2 V ( ) L 2
Q
dU ab
4B
例．一种测量血管中血流速度的仪器原理图,如 图所示,在动脉血管两侧分别安装电极并加磁场, 设血管直径为2mm,磁场的磁感应强度为0.080T, 电压表测出电压为0.01V,则血流速度大小为多 少?
:速度选择器
zxxk
例2．如图有一混合正离子束先后通过正交 电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果 这束正离子束流在区域Ⅰ中不偏转，进入 区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正 离子具有相同的 （AD ） A．速度 B．质量 C．电荷 D．荷质比
z.x.x.k
电磁流量计
例1:如图所示为电磁流量计的示意图，直径为 d的非磁性材料制成的圆形导管内，有可以导 电的液体流动，磁感应强度为B的匀强磁场垂 直液体流动方向而穿过一段圆形管道。若测得 管壁内a、b两点的电势差为Uab，试求管中液 体的流量Q为多少m3/s
不平衡~复杂的曲线运动
例1：如图一电子从两板左侧以速度v沿金属板方 向射入，当磁感应强度为B1时，电子从a点射出 两板，射出时的速率为2v．当磁感应强度变为B2 时，电子从b点射出，侧移量仅为从a点射出时侧 移量的四分之一，求电子从b点射出时的速率．
当电场力与洛仑磁力 不平衡时，粒子将作 复杂的曲线运动，这 时解决问题的最好方 法是从功和能的角度 分析。并牢记“洛仑兹力永不做功”的特点和 电场力做功的特点。
例2：一个带电微粒在图示的正交匀强电 场为E和匀强磁场为B中在竖直面内做匀 速圆周运动。则该带电微粒必然带_____， 旋转方向为_____。若已知圆半径为r， 电场强度为E,磁感应强度为B，则线速度 为_____。(已知重力加速度为g)
Eq=mg r=mv/qB
B
E
v=Bgr/E
例3：如图所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强 沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场 方向垂直xy平面（纸面）向外。一电量为q、质量为m的 带正电的运动粒子，经过y轴上y＝h处的点P1时速率为v0， 方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x＝2h处的 P2点进 入磁场，并经过y轴上y＝2h处的P3点。不计重力。求（l） 电场强度的大小。（2）粒子到达P2时速度的大小和方向。 （3）磁感应强度的大小。
练习2：如图所示,在x轴上方有垂直于xy平面 的匀强磁场, 磁感应强度为B,在x轴下方有沿y 轴负方向的匀强电场,场强为E，一质量为m， 电量为-q的粒子从坐标原点O沿着y轴正方向 射出，射出之后， 第三次到达x轴时， 它与O点的距离为L， 求此时粒子射出时的 速度和运动的总路程 （L，0） （重力不计） L mv 4 qB