2020高中物理 带电粒子图素材
人教版高二物理选修3-1第三章带电粒子在匀强磁场中的运动(21张)-PPT优秀课件
洛伦兹力来提供向心力 做匀速圆周运动
（1）半径特征： qvB = m v2 r
r = mv qB
（2）周期特征： T = 2r = 2m 周期T与运动速度
v qB 及运动半径无关
带电粒子做圆周运动的分析方法
（一）基本思路：洛仑兹力提供向心力。
qvB
=
m
v2 r
r = mv qB
T
=
2
v
r
T = 2m
(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
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P PT)
质谱仪 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)
1. S1S2(加速电)场
精密测量带电粒子质量和分析同位 素（测荷质比）的仪器
子初速度大小为v,则
(1)粒子经过多长时间再次到达隔板？ (2)到达点与P点相距多远？(不计粒子的重力)
t = T = m
4 2qB
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P PT)
S = 2R = 2mv qB a
v
Pb
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P PT)
来又经过D点，则电子的速度
大小是多少？(2)电子从C到D
经历的时间是多少？(电子质量
me=9.1x10-31kg，电量 e=1.6x10-19C)
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P PT)
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P PT)
带电粒子在电磁场中的运动图形赏析
带电粒子在电磁场中的运动图形赏析扬州大学附属中学东部分校 鲍翔（225000）带电粒子在匀强电场和匀强磁场中运动分别要受到电场力和洛仑兹力的作用，电场力会改变粒子的速度大小，而洛仑兹力只能改变速度的方向。
由于所受力及初始条件的不同，带电粒子在电磁场中形成不同的图形。
这些图形具有和谐、对称、统一的美，同时图形也反映了有关带电粒子在电磁场中运动时的不同特性，研究这些图形，可以直观地得到解题思路和方法，给人以美的享受、美的启迪，能使学生体会到物理的美。
现以例题形式解析在电磁场中几种常见的图形。
一、“扇面”图形【例1】(2006天津)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。
（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷mq ；（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，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了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？【解析】由题意分析可知，画出粒子先后两次的运动轨迹，如图所示，则粒子运动的轨迹形成一“扇面”图形。
（1）由粒子飞行轨迹，利用左手定则可知，该粒子带负电荷。
粒子由 A 点射入，由C 点飞出，其速度方向改变了90°，则粒子轨迹半径R r =，又2v qvB m R=，则粒子的比荷q v m B r=。
（2）粒子从D 点飞出磁场速度方向改变了 60°角，故AD 弧所对圆心角60°，粒子做圆周运动的半径'cot 30R r ==，又''m v R qB =所以'3B B =粒在磁场中飞行时间11266'3m t T qB vπ==⨯=二、“心脏”图形【例2】如图所示，以ab 为分界线的两个匀强磁场区域，方向均垂直于纸面向里，其磁感应强度B 1=2B 2。
第1章 9 带电粒子在电场中的运动—2020秋人教版高中物理选修3-1课件(共44张PPT)
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第一章 静电场
探究一 带电粒子在电场中的加速
1
粒子加速器是利用周期性变化的电场使带电粒子在其中不断被加速的仪 器，下图为加速器的一种——直线加速器。思考：
3-1·
物
理 选
为使粒子不断被加速，粒子运动到每个空隙时，电场方向应如何变化？
修
人 教 版
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第一章 静电场
第一章 静电场
请思考：示波管中电子的运动可分为几个阶段？各阶段的运动遵循什么规 律？
解析：一般可分为三个阶段：第一阶段为加速，遵循动能定理。第二阶段 为偏转，遵循类平抛运动规律。第三阶段从偏转电极出来后，做匀速直线运动 到达屏幕。
物 理 选 修 人 教 版
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3-1·
3-1·
第一章 静电场
课内互动探究
间加上高压 U，有一电子在 K 极由静止被加速。不考虑电子重力，元电荷为 e，
则下列说法正确的是
( C)
A．A、K 之间的电场强度为Ud
B．电子到达 A 极板时的动能大于 eU
物
C．由 K 到 A 电子的电势能减小了 eU
理 选 修
D．由 K 沿直线到 A 电势逐渐减小
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3-1·
第一章 静电场
物 理 选 修
人 教 版
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3-1·
第一章 静电场
4．运动规律(如图所示)
运 →垂直电场方向→→ →速 位度 移： ：vx＝x＝l＝____v__0___v__0t___
qUl
物 理 选 修
人
律动 规→→→平偏行转电角场度方：向tan→θ＝→→_位速__移度__m：：_q_dUyv_v＝ly_20＝_12_aa_tt＝_2＝___2_qm_lm_2vU_v20_d0_d_____
带电粒子在磁场中的图形赏析
带电粒子在磁场中的图形赏析带电粒子在磁场中受到垂直于运动速度方向的洛仑兹力作用而做匀速圆周运动，由于所受力及初始条件不同，带电粒子在匀强磁场中形成不同的图形。
这些图形反映了有关带电粒子在匀强磁场中运动时的不同特性，研究这些图形，可以直观的得到解题思路和方法，给人以美的享受，美的启迪。
现以例题形式解析在匀强磁场中几种常见的图形。
二 “心脏”图形例2如图所示,以ab 为分界面的两个匀强磁场,方向均垂直于纸面向里,其磁感应强度B 1=2B 2,现有一质量为m,带电量为+q 的粒子,从O 点沿图示方向以速度v 进入B 1中,经过时间t=粒子重新回到O 点(重力不计)解析 粒子重新回到O 点时其运动轨道如图所示,形成一”心脏”图形.由图可知，粒子在B 1中运动时间t 1=T 1=qB m 12π 粒子在B 2中的运动时间为t 2=21T 2=qB m 2π 所以粒子运动的总时间t= t 1+ t 2=q B m 12π+q B m 2π=q B m 22π或qB m 14π三． “螺旋线”图形例3如图所示,水平放置的厚度均匀的铝箔,置于匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向里,一带电粒子进入磁场后在磁场中做匀速圆周运动,粒子每次穿过铝箔时损失的能量都相同,如图中两圆弧半径R=20cm, R=19cm,则该粒子总共能穿过铝箔的次数是多少?解析 由R=Bqm v 及E K =21mv 2 得:：E K =m R B q 2222 所以每次动能损失：∆E K = E K1- E K2=m R B q 22122—mR B q 22222 所以粒子总共能穿过铝箔的次数：K 1E ∆E =222121R R R -=2221.02.02.0-3.10≈ 故n=10次 粒子在每次穿过铝箔后其轨迹形成如图所示的一条“螺旋线”图形五“葡萄串”图形例5 如图（甲）所示，两块水平放置的平行金属板，板长L=1.4m,板距d=30cm 。
2020届高考物理人教版一轮复习带电粒子在组合场中的运动PPT课件(74张)
热点题型探究
[答案] C
[解析]
D
形盒缝隙间电场变化周期
T
等于被加速的
2 1
H
在磁场中运动的周期,
即 T=2π������·���2���������,而质子在磁场中的运动周期为 TH=2���π���������������,则该回旋加速器不可以加
速质子,选项
A
错误;仅调整磁场的磁感应强度大小,则
Bq
Bq
t=2θ������ T=θBmq
类平抛运动,vx=v0,vy=
Eq m
t,x=v0t,y=2Emq
t2
t= L
v0
不变
变化
热点题型探究
例3 (18分)[2017·天津卷] 平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的 匀强磁场,第Ⅲ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,如图Z7-7所示.一带负电的粒子从
A. 保持 B 和 T 不变,该回旋加速器可以加速质子
B.
仅调整磁场的磁感应强度大小,该回旋加速器仍可以加速
2
1H
粒子
C.
保持
B
和
T
不变,该回旋加速器可以加速
4
2He
粒子,且在回旋加速器中运动的
时间与
2
1H
粒子的相等
D.
保持
B
和
T
不变,该回旋加速器可以加速
4 2
He
粒子,加速后的最大动能与
2 1
H
粒子的相等
专题七
带电粒子在组合场中的运动
热点题型探究│高考模拟演练│教师备用习题
热点题型探究
热点一 质谱仪、回旋加速器
考向一 质谱仪
(1)构造:如图Z7-1所示,由粒子源、加速电场、 偏转磁场和照相底片等构成.
《带电粒子在电场中的运动》PPT优秀课件
----示波器
回顾
1、带电粒子在电场中的加速
1
qU mvt 2
2
2、带电粒子在电场中的偏转
粒子作类平抛运动
3、带电粒子加速与偏转问题综合
若带电粒子由静止先经加速电场(电压 U1)加速，又进入偏
2
1 2 qU2l
y＝2at ＝2dmv20
转电场(电压 U2)，射出偏转电场时偏移量
组成结构：电子枪，偏转电极和荧光屏；
管内抽成真空；电子枪的作用是产生高速飞行的电子；
示波管原理示意图：
示波管
1、如果在偏转电极X X' 之间和偏转电极Y Y' 之间都没有加电压
电子束从电子枪射出后沿直线传播，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑。
示波管
2、如果在电极 X X' 之间不加电压，但在 Y Y' 之间加不变的电压
qU1＝1mv20
2
U2l2
U2l
⇒y＝
，速度偏转角的正切值为 tan θ＝
。
4dU1
2U1d
偏转电极的不同放置方式
若金属平行板水平放置，电子将在竖直方向发生
偏转。
若金属平行板竖直放置，电子将在水平方向发生
偏转。
示波管
新知讲解
示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管
示波管
常见的扫描电压：
（2）信号电压：UYY'（竖直方向）
常见的信号电压：
示波管
研究：若在水平方向和竖直方向分别加入如图所示的交变电压，显示屏上的图像如何？
要点：
（1）若周期电压发生变化，则象限图中形成
的图像也会变化。
高中物理带电粒子在电场中的运动精品课件-PPT
四、示波器得原理 (第二课时)
1、示波器作用:就是一种用来观察电信号随时间 变化得电子仪器。
2、她得核心部件就是示波管:由电子枪、偏转电 极和荧光屏组成,管内抽成真空。
四、示波器得原理
产生高速飞 锯齿形扫 行得电子束 描电压
使电子沿x 方向偏移
待显示得 电压信号
使电子沿Y 方向偏移
3、原
理已知:U1、l、YY׳偏转电极得电压U2、板间距d 、 板
y U2l2
4U1d
与粒子得电量q、 质量m无关
中,重力可忽略。在满足电子能射出平行板区得条
件下,下述四种情况中,一定能使电子得偏转角θ变大
得就是 ( )
A、U1变大、U2变大 C、U1变大、U2变小
B、U1变小、U2变大 D、U1变小、U2变小
析与解 对加速过程由动能定理:
qU1
1 2
mv02
mv02 2qU1
对偏转过程由偏转角正切公式:
开电场后得偏转角正切为0、25
√D、如果带电粒子得初动能为原来得2倍,则粒子离 开电场后得偏转角正切为0、25
强化练习
5、质子(质量为m、电量为e)和二价氦离子
(质量为4m、电量为2e)以相同得初动能垂
直射入同一偏转电场中,离开电场后,她们
得偏转角正切之比为
2:1,侧移之比
为
。2:1
tan qUl
析与解
y
qUl 2 2mv02d
而yc yb
v0c ya
ybv0b又y又 t1atvl20
2
tc tb ta tb
而la lb v0a v0b
Ek W qEy
Eka Ekb Ekc
强化练习
7、如图,电子在电势差为U1得加速电场中由静止开 始加速,然后射入电势差为U2得两块平行极板间得 电场中,入射方向跟极板平行。整个装置处在真空
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