1.3.2带电粒子在匀强磁场中的运动课件 (共17张PPT) 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 1.3.2带电粒子在匀强磁场中的运动课件 (共17张PPT) 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-11-13 10:28:30 | ||
图片预览
文档简介
(共17张PPT)
带电粒子在匀强磁场中的运动
第二课时
带电粒子在有界磁场中的运动
复习一
B
m,q
v
由洛伦兹力提供向心力：
轨道半径：
运动周期：
对于确定磁场，有T m/q，仅由粒子种类决定，与r和v无关。
复习二
确定带电粒子(不计重力)在有界磁场中运动轨迹的思路与步骤：
找圆心，画轨迹；
（求半径，算时间。）
一、找圆心，画轨迹：
1、已知电荷(负)的两个速度方向：
2、已知入射方向和出射点的位置：
v
v
O
v
O
二、求半径：
利用数学关系结合物理公式求解
三、算时间：
T
t =
p
q
2
θ1
α
α
α
θ2
v
可找到两条半径，其交点是圆心。
通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作中垂线，交点是圆心。
θ1
θ2
F洛
F洛
α
题型一、带电粒子在单边界磁场中的运动
已知带正电的粒子（不计重力）进场时速度方向分别与磁场边界的夹角为900、600、300，求出场时速度方向与磁场边界的夹角分别是多少？
粒子从同一边界入射、出射时，初末速度方向与边界夹角相同。
F洛
F洛
600
300
F洛
600
300
对称性
题型二、带电粒子在圆形边界磁场中的运动
径向进，径向出；非径向进，非径向出！
B
O
边界圆
B
C
A
O＇
B
v
O
边界圆
轨迹圆
O′
θ2
θ1
对称性
轨迹圆
负电荷为例
课堂练习2
某离子速度选择器的原理图如图，在半径为R=10cm的圆形筒内有B=1×10－4 T 的匀强磁场，方向平行于轴线。在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔A、B。现有一束比荷为q/m=2×1011 C/kg的正离子，以不同角度α入射，其中入射角α =30 时，且不经碰撞而直接从出射孔射出的离子的速度v大小是（ ）
A．4×105 m/s B． 2×105 m/s
C．4×106 m/s D． 2×106 m/s
α
A
O
B
O′
r
r
∠A O′O= =30 ， 则r =2AO=2R=0.2m
解析：
C
题型三、带电粒子在有界磁场中运动的临界问题
1、如图，若电子的电量e，质量m，磁感应强度B及宽度d已知，初速度分别与左边界夹角为900、600向上、600向下，若恰好都不从右边界穿出，则初速度应分别满足什么条件？
d
e
B
v1
d
e
B
v2
r2+r2cos60 = d
d
e
B
v3
r3= r3cos60 + d
O1
r1 = d
O3
O2
600
600
2、如图，在POQ区域内分布有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，有一束正离子流(不计重力)，沿纸面垂直于磁场边界OQ方向从A点垂直边界射入磁场，已知OA=d，∠POQ=45 ，离子的质量为m、带电荷量为q、要使离子不从OP边射出，离子进入磁场的速度最大不能超过多少？
P
O
Q
A
v0
B
O1
3、如图，长为L的水平不带电极板间有垂直纸面向内的匀强磁场B，板间距离也为L，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场以速度v平行极板射入磁场，欲使粒子不打在极板上，则粒子入射速度v应满足什么条件？
题型三、带电粒子在有界磁场中运动的临界问题
+q , m
v
L
B
L
课堂小结
单边界磁场—对称性
圆边界磁场—对称性
双边界磁场的临界问题：
缩放法
今天，物理学为你打开一道门，引导你迈入科学的殿堂；
明天，你要为物理学再开一扇窗，让人类迎接新的曙光......
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30°角的同样速度v 射入磁场（电子质量为m，电荷为e），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？
课堂练习1
解:正负电子运动轨迹如图，设其出射点与入射点距离分别为d1和d2
有几何关系得
有牛顿第二定律得
正负电子出射点间的距离
有几何关系得正负电子转过的圆心角分别为
射出的时间差
课堂练习2
如图，虚线所围圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场B。电子束沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，经过磁场区后，电子束运动的方向与原入射方向成θ角。设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间的相互作用力及所受的重力。求： (1)电子在磁场中运动轨迹的半径R；(2)电子在磁场中运动的时间t； (3)圆形磁场区域的半径r。
v
B
O
r
v
θ
O1
R
θ
2
解：（1）
（2）由几何关系得：圆心角
α=θ
（3）由数学关系可知:
所以：
600
d
e
B
v1
若电子在场中运动过程中速度刚好偏转了300时从右边界射出，以下两种情况初速度应分别为多少？
思维拓展
O1
d
e
B
300
v2
600
O2
r2cos30 = d+r2sin30
r1cos60 =d
(承接上题......)
600
300
300
300
带电粒子在匀强磁场中的运动
第二课时
带电粒子在有界磁场中的运动
复习一
B
m,q
v
由洛伦兹力提供向心力：
轨道半径：
运动周期：
对于确定磁场，有T m/q，仅由粒子种类决定，与r和v无关。
复习二
确定带电粒子(不计重力)在有界磁场中运动轨迹的思路与步骤：
找圆心，画轨迹；
（求半径，算时间。）
一、找圆心，画轨迹：
1、已知电荷(负)的两个速度方向：
2、已知入射方向和出射点的位置：
v
v
O
v
O
二、求半径：
利用数学关系结合物理公式求解
三、算时间：
T
t =
p
q
2
θ1
α
α
α
θ2
v
可找到两条半径，其交点是圆心。
通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作中垂线，交点是圆心。
θ1
θ2
F洛
F洛
α
题型一、带电粒子在单边界磁场中的运动
已知带正电的粒子（不计重力）进场时速度方向分别与磁场边界的夹角为900、600、300，求出场时速度方向与磁场边界的夹角分别是多少？
粒子从同一边界入射、出射时，初末速度方向与边界夹角相同。
F洛
F洛
600
300
F洛
600
300
对称性
题型二、带电粒子在圆形边界磁场中的运动
径向进，径向出；非径向进，非径向出！
B
O
边界圆
B
C
A
O＇
B
v
O
边界圆
轨迹圆
O′
θ2
θ1
对称性
轨迹圆
负电荷为例
课堂练习2
某离子速度选择器的原理图如图，在半径为R=10cm的圆形筒内有B=1×10－4 T 的匀强磁场，方向平行于轴线。在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔A、B。现有一束比荷为q/m=2×1011 C/kg的正离子，以不同角度α入射，其中入射角α =30 时，且不经碰撞而直接从出射孔射出的离子的速度v大小是（ ）
A．4×105 m/s B． 2×105 m/s
C．4×106 m/s D． 2×106 m/s
α
A
O
B
O′
r
r
∠A O′O= =30 ， 则r =2AO=2R=0.2m
解析：
C
题型三、带电粒子在有界磁场中运动的临界问题
1、如图，若电子的电量e，质量m，磁感应强度B及宽度d已知，初速度分别与左边界夹角为900、600向上、600向下，若恰好都不从右边界穿出，则初速度应分别满足什么条件？
d
e
B
v1
d
e
B
v2
r2+r2cos60 = d
d
e
B
v3
r3= r3cos60 + d
O1
r1 = d
O3
O2
600
600
2、如图，在POQ区域内分布有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，有一束正离子流(不计重力)，沿纸面垂直于磁场边界OQ方向从A点垂直边界射入磁场，已知OA=d，∠POQ=45 ，离子的质量为m、带电荷量为q、要使离子不从OP边射出，离子进入磁场的速度最大不能超过多少？
P
O
Q
A
v0
B
O1
3、如图，长为L的水平不带电极板间有垂直纸面向内的匀强磁场B，板间距离也为L，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场以速度v平行极板射入磁场，欲使粒子不打在极板上，则粒子入射速度v应满足什么条件？
题型三、带电粒子在有界磁场中运动的临界问题
+q , m
v
L
B
L
课堂小结
单边界磁场—对称性
圆边界磁场—对称性
双边界磁场的临界问题：
缩放法
今天，物理学为你打开一道门，引导你迈入科学的殿堂；
明天，你要为物理学再开一扇窗，让人类迎接新的曙光......
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30°角的同样速度v 射入磁场（电子质量为m，电荷为e），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？
课堂练习1
解:正负电子运动轨迹如图，设其出射点与入射点距离分别为d1和d2
有几何关系得
有牛顿第二定律得
正负电子出射点间的距离
有几何关系得正负电子转过的圆心角分别为
射出的时间差
课堂练习2
如图，虚线所围圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场B。电子束沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，经过磁场区后，电子束运动的方向与原入射方向成θ角。设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间的相互作用力及所受的重力。求： (1)电子在磁场中运动轨迹的半径R；(2)电子在磁场中运动的时间t； (3)圆形磁场区域的半径r。
v
B
O
r
v
θ
O1
R
θ
2
解：（1）
（2）由几何关系得：圆心角
α=θ
（3）由数学关系可知:
所以：
600
d
e
B
v1
若电子在场中运动过程中速度刚好偏转了300时从右边界射出，以下两种情况初速度应分别为多少？
思维拓展
O1
d
e
B
300
v2
600
O2
r2cos30 = d+r2sin30
r1cos60 =d
(承接上题......)
600
300
300
300