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3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》ppt课件正式版

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3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》ppt课件物理课件PPT

3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》ppt课件物理课件PPT
问题2：带电粒子垂直射入匀强磁场的运 动状态？ （重力不计）
（1）v ⊥ B 时 ，洛伦兹力的方向与速度方
向
垂直
（2）带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒 子的速率变化么？能量呢？
（3）洛伦兹力如何变化？
（4）从上面的分析，你认为垂直于匀强磁 场方向射入的带电粒子，在匀强磁场中的 运动状态如何？
理论推导
16.三十岁之前努力犯错，拼命尝试，三十岁之后开始靠岸，学着靠谱。有些事年轻的时候不做，就真的没有机会再去做了。不要怕失败和跌倒了重新再来，只怕把一些期望一直埋在心里，最后 变成了内心时常叨扰的痛。
13.世上没有绝望的处境，只有对处境绝望的人。 32.愿你像那石灰，别人越是浇你冷水，你越是沸腾。 11.成功是分两半的，一半在上帝手中，那是宿命；另一半在自己手中，那是拼命。 54.总有些事放不下，让人忘了时间。总有些事必须放下，因为还有明天。 33.当你再也没有什么可以失去的时候，就是你开始得到的时候。 83.我之所以能，是因为我相信能。 68.我们永远没有资格说放弃，因为这是属于我们的年华，应该开出耀眼的繁花。 32.生命，就像一场永无休止的苦役，不要惧怕和拒绝困苦，超越困苦，就是生活的强者。任何经历都是一种累积，累积的越多，人就越成熟；经历的越多，生命就越有厚度。 56.最可怕的不是有人比你优秀，而是比你优秀的人还比你更努力。 38.为了不损及莫大的成功，神不能不渗近一滴苦涩的味儿。——希尔提 70.障碍与失败，是通往成功最稳靠的踏脚石，肯研究、利用它们，便能从失败中培养出成功。 88.时间如流水，一去不复返，稍纵即逝，不容你一丝的停驻，一丝的眷恋。 80.困难就是机遇。 60.我们所有的努力所有的奋斗，都是为了拥有一个美好的未来。和遇见更好的自己。请把努力当成一种习惯，而不是三分钟热度。每一个你羡慕的收获，都是努力用心拼来的。 17.即使道路坎坷不平，车轮也要前进；即使江河波涛汹涌，船只也航行。 55.抬头看看天，看乌云的缝隙里钻出的斑驳阳光，重新拾起前行的勇气和信心；回首望望来路，想想丢下了什么，还有什么可以丢下的，只要心灵轻松些，任何放弃都是一种努力。坚定地走吧 ，毕竟梦想在远方，未来在远方，终点也在远方。

带电粒子的匀强磁场中的运动 PPT

带电粒子的匀强磁场中的运动 PPT
3.6 带电粒子在匀强 磁场中的运动
洛伦兹力：
大小： f＝qvBsinα （α是V与B间的夹角） 方向： 用左手定则判断 特点： 对运动电荷永不做功：因为 f 始终垂直于 v
带1电、粒理子论在推匀导强磁场中的运动 带电粒子平行射入匀强磁场的 运动状态？ （重力不计）
匀速直线运动
带电粒子垂直射入匀强磁场的运 动状态？ （重力不计）
本课小结：
一、带电粒子在磁场中的运动 平行磁感线进入：做匀速直线运动 垂直磁感线进入：做匀速圆周运动
半径：R＝
mv qB
周期：T＝
2πm qB
二、质谱仪：研究同位素（测荷质比）的装置
由加速电场、偏转磁场等组成
2、实验 （1）洛伦兹力演示仪
①电子枪：射出电子 ②加速电场：作用是改变电子束出
射的速度 ③励磁线圈（亥姆霍兹线圈）：作 用是能在两线圈之间产生平行于两 线圈中心的连线的匀强磁场
洛伦兹力演示仪
加速电压 选择挡
亥姆霍兹线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。
来磁感应强度2倍的匀强磁场，则（ ）BD
A．粒子的速率加倍，周期减半 B．粒子速率不变，轨道半径减半 C．粒子的速率减半，轨道半径变为原来的1/4 D．粒子速率不变，周期减半
例3:一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一 匀强磁场，粒子的一段轨迹如图所示，轨迹上的 每一小段都可近似地看成一小段圆弧，由于带电 粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小
（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
2mqUU
二、质谱仪 qmB2
精密测量带电粒子质量和分析 同位素（测荷质比）的仪器
结构与原理
加速电场：使带电粒子加速 v= 2qU

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)

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。

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)

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?

带电粒子在匀强磁场中的运动 课件

带电粒子在匀强磁场中的运动 课件
行并垂直于纸面向里。图中右边有一半径 R 为 0.1m、圆心为 O 的圆形区域内也
存在匀强磁场，磁感应强度大小为 B= 3 T ，方向垂直于纸面向里。一正离子 3
沿平行于金属板面，从 A 点垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿直线射 出平行金属板之间的区域，并沿直径 CD 方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区
【典型例题】（多选）如图所示，L1 和 L2 为平行虚线，L1 上方和 L2 下方有垂直纸面向里的 磁感应强度相同的匀强磁场，A、B 两点都在 L2 上。带电粒子 从 A 点以初速度 v 与 L2 成 30°角斜
向上射出，经偏转后正好过 B 点，经过 B 点时速度方向也斜向上，粒子重力不计。下列说法中正
只要带电粒子的速率满足 v＝BE，即使电．性．不．同．，电．荷．不．同．，
也可沿直线穿出右侧小孔，而其他速率的粒子要么上偏，要么 下偏，无法穿出。因此利用这个装置可以用来选择某一速率的 带电粒子。
2．磁流体发电机 (1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能。 (2)根据左手定则，如下图中的B板是发电机正极。 (3)磁流体发电机两极板间的距离为d，等粒子体速度为v，磁场磁感应强度为B，则两极板间能 达到的最大电势差U＝Bdv。
带电粒子在匀强磁场中的运动
★重难点一：带电粒子在匀强磁场中的运动★
带电粒子在匀强磁场中的运动 1．用洛伦兹力演示仪观察电子的轨迹
(1)不加磁场时，观察到电子束的径迹是直线． (2)加上匀强磁场时，让电子束垂直射入磁场， 观察到的电子径迹是圆周． (3)保持电子的出射速度不变，改变磁场的磁感 应强度，发现磁感应强度变大，圆形径迹的半径变小． (4)保持磁场的磁感应强度不变，改变电子的出 射速度，发现电子的出射速度越大，圆形径迹的半径越 大．

3-6-带电粒子在匀强磁场中的运动(共33张PPT)

3-6-带电粒子在匀强磁场中的运动(共33张PPT)

当堂检测
对回旋加速器的理解
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——两个半圆形金
属盒和其间的缝隙内完成。
(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
2m
,由此看出其周期与速率、半径均无
qB
作用下做匀速圆周运动,周期 T=
①已知入射方向和出射方向时,可通过入射点和出射点作垂直于
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,P 为入射点,M 为出射点)。
6
问题导学
带电粒子在匀强磁场中的运动
课前预习导学
课堂合作探究
KEQIAN YUXI DAOXUE
KETANG HEZUO TANJIU
当堂检测
1 1∶
2
解析:带电粒子射入磁场后受洛伦兹力作用做匀速圆周运动,所以
洛伦兹力提供向心力,即
v2
mv
m v m v
qvB=m ,得:r= ,所以 r1∶
r2= 1 1∶2 2=2∶
1
r
qB
q1 B q2 B
2m
,
qB
同理,因为周期 T=
2m1 2m2
∶ =1∶
2。
1 B 2 B
所以 T1∶
T2=
每穿过狭缝时都得到加速。两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底
面,粒子源置于盒的圆心附近,若粒子源射出的粒子电荷量为 q,质量为
m,粒子圆周运动最大轨道半径为 Rmax,其运动轨迹如图所示。问:
(1)所加交变电流频率应是多少?
(2)粒子离开加速器时速度为多大?最大动能为多少?
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2、实验验证 （1）洛伦兹力演示仪
①电子枪：射出电子 ②加速电场：作用是改变电子束出射 的速度 ③励磁线圈（亥姆霍兹线圈）：作用 是能在两线圈之间产生平行于两线圈 中心的连线的匀强磁场
（2）实验演示
a、不加磁场时观察电子束的径迹 b、给励磁线圈通电，观察电子束的径迹 c、保持初射电子的速度不变，改变磁感应强 度，观察电子束径迹的变化 d、保持磁感应强度不变，改变出射电子的速 度，观察电子束径迹的变化
2）、交变电场的周期等于粒子做匀速 圆周运动的周期。
3）、粒子最后出加速器的速度大小由盒的半径决定。
3、注意
1、带电粒子在匀强磁场中的运动周期
T

2 m qB
跟
运动速率和轨道半径无关，对于一定的带电粒子和
一定的磁感应强度来说，这个周期是恒定的。
2、交变电场的往复变化周期和粒子的运动周 期T相同，这样就可以保证粒子在每次经过交 变电场时都被加速。
问题2：带电粒子垂直射入匀强磁场的运 动状态？ （重力不计）
（1）v ⊥ B 时 ，洛伦兹力的方向与速度方
向
垂直
（2）带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒 子的速率变化么？能量呢？
（3）洛伦兹力如何变化？
（4）从上面的分析，你认为垂直于匀强磁 场方向射入的带电粒子，在匀强磁场中的 运动状态如何？
理论推导
第三章 磁场
第六节 带电粒子在 匀强磁场中的运动
复习：
1、洛伦兹力产生的条件？ 2、洛伦兹力的大小和方向如何确定？ 3、洛伦兹力有什么特点？ 思考： 射入匀强磁场中的带电粒子将做怎样 的运动呢？
一、带电粒子在匀强磁场中的运动 1、理论推导 问题1：带电粒子平行射入匀强磁场的 运动状态？ （重力不计） 匀速直线运动
角为300。求 : (1) 电子的量m=? (2) 电子在磁场中的运动时间t=?
ev
提示:关键是画出匀速圆周运动的
轨迹,利用几何知识找出圆心及相
θ
应的半径,从而找到圆弧所对应的
圆心角
B
2dBe/v πd/3v
d
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.
诗歌是一种忧郁的媒体，而诗人的使命是孤独的。垂下的头颅只是为了让思想扬起，你若有一个不屈的灵魂，脚下就会有一片坚实的土地。 只要春天还在我就不 会悲哀纵使黑夜吞噬了一切太阳还可以重新回来
只要生命还在我就不会悲哀纵使陷身茫茫沙漠还有希望的绿洲存在只要明天还在我就不会悲哀冬雪终会悄悄融化春雷定将滚滚而来 我和这个世界不熟。 这并非 是我安静的原因。 我依旧有很多问题， 问南方，问故里，问希望，问距离。我和这个世界不熟。 这并非是我绝望的原因。 我依旧有很多热情， 给分开，给死亡， 给昨天，给安寂。 我和这个世界不熟。 这并非是我虚假的原因。 我依旧有很多真诚， 离不开，放不下，活下去，爱得起。 我和这个世界不熟。 这并非是我孤 寂的原因。 我依旧有很多诉求， 需慰藉，待分享，惹心烦，告诉你。 我和这个世界不熟。 这并非是我冷漠的原因。 我依旧有很多动情， 为时间，为白为天黑， 畏天命。那时我们有梦，一切都是命运，一切都是烟云一切都是没有结局的开始，一切都是稍纵即逝的追寻，一切欢乐都没有微笑，一切苦难都没有泪痕，一切 语言都是重复，一切交往都是初逢，一切爱情都在心里，一切往事都在梦中，一切希望都带着注释，一切信仰都带着呻吟，一切爆发都有片刻的宁静，一切死亡 都有冗长的回声。 走吧，落叶吹进深谷，歌声却没有归宿。走吧，冰上的月光，已从河面上溢出。走吧，眼睛望着同一片天空，心敲击着暮色的鼓。走吧，我们
(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
v 2qU m
r 1 2mU Bq
二、实际应用 （一）、质谱仪质谱仪.swf
测量带电粒子的质量
分析同位素
（二）、回旋加速器
1、作用：产生高速运动的粒子
2、原理回旋加速器的原理.asx
1）、两D形盒中有匀强磁场无电场， 盒间缝隙有交变电场。
3、由于狭义相对论的限制，回旋加速器只能 把粒子加速到一定的能量。
例3.关于回旋加速器中电场和磁场的作用的 叙述，正确的是( C D ) A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用
B、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的
C、只有电场能对带电粒子起加速作用
D、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀 速圆周运动
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
问题3：
推导粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆 半径r和运动周期T，与粒子的速度v和磁场 的强度B的关系表达式
1）、圆周运动的半径
qvB m v2 R
R mv qB
2）、圆周运动的周期
T 2 R
v
T 2 m qB
（3）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，粒子射入的速度增加，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。
例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
没有失去记忆，我们去寻找生命的湖。走吧，路呵路，飘满了红罂粟。 我不相信，生活是沼泽，我不相信，生命旅途不能一路高歌；我不相信，成长是懦弱，
我不相信，双手握不住执着的绳索。人生一世，草木一秋，我们就跟大树上的叶子一样，早晚会枯黄陨落。树叶虽小但见证了春秋，既目睹了繁花似锦，也目睹 了大树凋零。我们都是很相似的树叶，因为人生就是这样，生老病死是谁都要经过的。 如果你是条船，漂泊就是你的命运，可别靠岸。谁校对时间 谁就会突然 老去 虽生犹死的寂寞让生命都凋零了人总要慢慢成熟，将这个浮华的世界看得更清楚，看穿伪装的真实，看清隐匿的虚假，很多原本相信的事便不再相信。但是， 要相信，这个世界里美好总要多过阴暗，欢乐总要多过苦难，还有很多事，值得你一如既往的相信。人生不能像做菜，把所有的料都准备好了才下锅 卑鄙是卑鄙 者的通行证高尚是高尚者的墓志铭 早上，灿亮的阳光扑进来，他还睡着。我打开窗帘，看窗外那一片平凡而现实的风景。心想，在平凡和现实里，也必有巨大的 美的可能吧。那时我们还年轻。穿过残垣断壁苍松古柏，我们来到山崖上。沐浴着夕阳，心静如水，我们向云雾飘荡的远方眺望。其实啥也看不到，生活的悲欢 离合远在地平线以外，而眺望是一种青春的姿态。 才子当然心里冰雪般的透彻：有些事，只能一个人做。有些关，只能一个人过。有些路啊，只能一个人走。 不必向我诉说春天我的心里并没有秋寒不必向我解释色彩我的眼里自有一片湛我叹世事多变幻世事望我却依然 我和这个世界不熟。 这并非是我逃避的原因。 我 依旧有很多憧憬， 对梦想，对记忆，对失败，对希冀。 我和这个世界不熟。 这并非是我卑微的原因。 我依旧有很多勇敢， 不信输，不信神，不信天，不信地。 我和这个世界不熟。 这并非是我失落的原因。 我依旧有很多高昂， 有存在，有价值，有独特，有意义。说实话离开故乡久了，家的概念变得混乱。有时我在他