1.3带电粒子在匀强磁场中的运动—【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册同步课件(共23张PPT)
文档属性
| 名称 | 1.3带电粒子在匀强磁场中的运动—【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册同步课件(共23张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 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 | 2020-12-03 08:22:14 | ||
图片预览
文档简介
(共23张PPT)
1.3
带电粒子在匀强磁场中的运动
电子速度v=3
×107m/s，垂直于磁场方向进入磁感应强度为2T的匀强磁场中，求电子所受的洛伦兹力的大小。
若已知电子的质量为m=9.1×10-31kg，比较电子所受洛伦兹力和重力。
电子在匀强磁场中将做什么运动？
关于重力
1）基本粒子一般不计
2）带电液滴、油滴、尘埃、小球等一般计
1、当V平行于B进入磁场：
2、当V垂直于B进入磁场：
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
带电离子参数q、v、m，磁场磁感应强度B
匀速直线运动
匀速圆周运动
f
v
3.若带电离子与磁场成一定的角度射入匀强磁场，粒子如何运动？
V
V1
V2
B
θ
垂直于B方向上：匀速圆周运动
平行于B方向上：匀速直线运动
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
等距螺旋运动
h
R
Z
I
+
+
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
由圆周运动的规律可知：
做匀速圆周运动
洛伦兹力F洛充当向心力：
当粒子V垂直于B进入磁场：
二、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动
基本规律
由圆周运动的规律可知：
做匀速圆周运动
洛伦兹力F洛充当向心力：
当粒子V垂直于B进入磁场：
二、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动
基本规律
推导周期：
周期T的大小与带电粒子在磁场中的运动速率v和半径R无关。
小结：
匀速直线运动
匀速圆周运动
F洛=Bqv⊥
=B⊥qv
（0＜θ＜90°）
V//B
V⊥B
v与B成θ角
在只有洛仑兹力的作用下
带电粒子在无界匀强磁场中的运动
F洛=0
F洛=Bqv
等距螺旋
例1.两个相同的粒子分别以v、2v垂直射入相同的无界磁场中，则它们将做什么运动？
1：2
1：1
典型例题
试求半径之比、周期之比
运动过程中他们的动量、动能怎么变？
练习：1．如下图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是( )
A．沿路径a运动 B．沿路径b运动
C．沿路径c运动
D．沿路径d运动
典型例题
+
v
b
c
d
a
练习2：质子，α粒子若以相同速度垂直磁感线射入同一匀强磁场中（不计重力）则：
以相同动能进入
经同一的电场加速后
典型例题
（1）轨道半径之比
（2）周期之比
以相同动量进入
1：2
1：2
T
1：2
R
1：1
2：1
1：2
1：2
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
O
B
S
v
例1.一个负离子，质量为m，电量大小为q，以速率v垂直于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于纸面向里.
1.单边界磁场
P
（1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离.
（2）如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P，求偏转角θ
进出对称
几何特点
直进直出
斜进斜出
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
1.单边界磁场
速度偏转角＝等于回旋角
= 2倍弦切角
α
在磁场中的运动时间
回旋角：转过的圆弧所对圆心角
偏转角：速度转过的角度
练习：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？
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
1.单边界磁场
N
M
B
O
v
v
v
A
C
答案： C
1)速度平行边界进入
2.双边界磁场
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
半径之比？
例.如图所示，一电量为q的带电粒子（不计重力）自A点垂直射入磁感应强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿过磁场的速度方向与原来入射方向的夹角为300，则该电荷质量m是
，穿过磁场所用的时间为
。
300
B
V
V
A
d
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
2)速度垂直于边界进入
2.双边界磁场
C
练习：粒子的速度方向不变，大小可以任意改变，求能够从右侧边界飞出的粒子速度的范围。
B
V
A
d
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
2)速度垂直于边界进入
2.双边界磁场
对着圆心来，必背离圆心去
对着圆心飞入
θ
θ
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
3.圆形边界磁场
O2
O1
v
v
B
A
例1在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示.一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿-x方向射入磁场,它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出.
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
3.圆形边界磁场
（1）请判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷，及带电粒子在磁场中运动的时间。
2）若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B′,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场,偏转角为
60°角,求磁感应强度B′多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
小结：画图步骤
一径一弦
两径
1.确定圆心
2.画出圆弧
1.3
带电粒子在匀强磁场中的运动
电子速度v=3
×107m/s，垂直于磁场方向进入磁感应强度为2T的匀强磁场中，求电子所受的洛伦兹力的大小。
若已知电子的质量为m=9.1×10-31kg，比较电子所受洛伦兹力和重力。
电子在匀强磁场中将做什么运动？
关于重力
1）基本粒子一般不计
2）带电液滴、油滴、尘埃、小球等一般计
1、当V平行于B进入磁场：
2、当V垂直于B进入磁场：
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
带电离子参数q、v、m，磁场磁感应强度B
匀速直线运动
匀速圆周运动
f
v
3.若带电离子与磁场成一定的角度射入匀强磁场，粒子如何运动？
V
V1
V2
B
θ
垂直于B方向上：匀速圆周运动
平行于B方向上：匀速直线运动
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
等距螺旋运动
h
R
Z
I
+
+
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
由圆周运动的规律可知：
做匀速圆周运动
洛伦兹力F洛充当向心力：
当粒子V垂直于B进入磁场：
二、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动
基本规律
由圆周运动的规律可知：
做匀速圆周运动
洛伦兹力F洛充当向心力：
当粒子V垂直于B进入磁场：
二、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动
基本规律
推导周期：
周期T的大小与带电粒子在磁场中的运动速率v和半径R无关。
小结：
匀速直线运动
匀速圆周运动
F洛=Bqv⊥
=B⊥qv
（0＜θ＜90°）
V//B
V⊥B
v与B成θ角
在只有洛仑兹力的作用下
带电粒子在无界匀强磁场中的运动
F洛=0
F洛=Bqv
等距螺旋
例1.两个相同的粒子分别以v、2v垂直射入相同的无界磁场中，则它们将做什么运动？
1：2
1：1
典型例题
试求半径之比、周期之比
运动过程中他们的动量、动能怎么变？
练习：1．如下图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是( )
A．沿路径a运动 B．沿路径b运动
C．沿路径c运动
D．沿路径d运动
典型例题
+
v
b
c
d
a
练习2：质子，α粒子若以相同速度垂直磁感线射入同一匀强磁场中（不计重力）则：
以相同动能进入
经同一的电场加速后
典型例题
（1）轨道半径之比
（2）周期之比
以相同动量进入
1：2
1：2
T
1：2
R
1：1
2：1
1：2
1：2
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
O
B
S
v
例1.一个负离子，质量为m，电量大小为q，以速率v垂直于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于纸面向里.
1.单边界磁场
P
（1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离.
（2）如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P，求偏转角θ
进出对称
几何特点
直进直出
斜进斜出
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
1.单边界磁场
速度偏转角＝等于回旋角
= 2倍弦切角
α
在磁场中的运动时间
回旋角：转过的圆弧所对圆心角
偏转角：速度转过的角度
练习：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？
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
1.单边界磁场
N
M
B
O
v
v
v
A
C
答案： C
1)速度平行边界进入
2.双边界磁场
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
半径之比？
例.如图所示，一电量为q的带电粒子（不计重力）自A点垂直射入磁感应强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿过磁场的速度方向与原来入射方向的夹角为300，则该电荷质量m是
，穿过磁场所用的时间为
。
300
B
V
V
A
d
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
2)速度垂直于边界进入
2.双边界磁场
C
练习：粒子的速度方向不变，大小可以任意改变，求能够从右侧边界飞出的粒子速度的范围。
B
V
A
d
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
2)速度垂直于边界进入
2.双边界磁场
对着圆心来，必背离圆心去
对着圆心飞入
θ
θ
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
3.圆形边界磁场
O2
O1
v
v
B
A
例1在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示.一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿-x方向射入磁场,它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出.
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
3.圆形边界磁场
（1）请判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷，及带电粒子在磁场中运动的时间。
2）若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B′,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场,偏转角为
60°角,求磁感应强度B′多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？
三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
小结：画图步骤
一径一弦
两径
1.确定圆心
2.画出圆弧