人教版高中物理选修3-1第三章第5节洛伦兹力的应用教学课件
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高中物理第三章磁场第三章磁场第5节洛伦兹力的应用课
知识储备
学习探究
典例精析
课堂小结
自我检测
一、利用磁场控制带电粒子运动 例1 如图所示， 虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强
磁场， 磁感应强度为 B.一束电子沿圆形区域的直径方向以速 度 v 射入磁场，电子束经过磁场区域后，其运动方向与原入 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.
学习目标
知识储备
学习探究
典例精析
课堂小结
自我检测
(2)圆心一定在弦的中垂线上． 如图乙所示，作 P、M 连线的中垂线，与其中一个速度的垂线的交点为圆 心． 2．半径的确定 半径的计算一般利用几何知识解直角三角形．做题时一定要做好辅助线， 由圆的半径和其他几何边构成直角三角形． 3．粒子在磁场中运动时间的确定 (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 α T (或 t ＝ α T )． 为 α 时，其运动时间 360° 2π l (2)当 v 一定时，粒子在磁场中运动的时间 t＝v，l 为带电粒子通过的弧长．
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
解析
本题是考查带电粒子在圆形区域中的运动问题． 一般先根
据入射、出射速度确定圆心，再根据几何知识求解．首先利用对 准圆心方向入射必定沿背离圆心出射的规律， 找出圆心位置， 再 利用几何知识及带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的相关 知识求解．
学习目标
知识储备
学习探究
典例精析．回旋加速器中交流电源的周期等于带电粒子 在磁场中运动
的周期
《洛伦兹力的应用》课件3
1.粒子在磁场中做圆周 运动的条件．(重点) 2．回旋加速器和质谱 仪的原理．(重点) 3．带电粒子在磁场中 做圆周运动半径的确定 及计算．(重点) 4．带电粒子在磁场中 做圆周运动半径的确定 ．(难点)
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
菜
单
JK ·物理
教 学 教 法 分 析
选修3-1
课 堂 互 动 探 究
菜
单
JK ·物理
教 学 教 法 分 析
选修3-1
课 堂 互 动 探 究
●课标解读 1．理解洛伦兹力对粒子不做功． 2． 理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直
教 学 方 案 设 计
时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动． 3 ．会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半 径、周期公式，并会用它们解答有关问题．
课
标
解
读
重
点
难
点
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
1.理解洛伦兹力对粒子不做功． 2．理解带电粒子的初速度方向与 磁感应强度的方向垂直时，粒子在 匀强磁场中做匀速圆周运动． 3．会推导带电粒子在匀强磁场中 做匀速圆周运动的半径、周期公式 ，并会用它们解答有关问题． 4．通过讲述带电粒子在科技、生 产与生活中的典型应用，培养热爱 科学、致力于科学研究的价值观.
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
JK ·物理
教 学 教 法 分 析
选修3-1
课 堂 互 动 探 究
●教学流程设计
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
JK ·物理
高中物理第三章5第5节洛伦兹力的应用课件教科选修31教科高二选修31物理课件
第三章 磁 场
第5节 洛伦兹力的应用(yìngyòng)
12/10/2021
第一页，共四十一页。
第三章 磁 场
1.理解磁场控制运动粒子的特点是只改变带电粒子速度 方向，不改变其速度大小． 2．知道质谱仪和回旋加速器的构造和原理．并能解决相关问 题．(重点和难点)
12/10/2021
第二页，共四十一页。
12/10/2021
第三十一页，共四十一页。
解析：选 A.由于洛伦兹力并不做功，而离子通过电场时有 qU ＝12mv2，故离子是从电场中获得能量．故 A 正确；要加速次数 最多最终能量最大，则被加速离子只能由加速器的中心附近进 入加速器，而从边缘离开加速器，故 B 错误；据回旋加速器的 工作原理知，电场的周期等于粒子在磁场运动的周期．所以 T ＝2vπr＝2qπBm，与离子的速度大小无关．故 C 错误；离子在磁场 中洛伦兹力提供向心力，所以 qvB＝mrv2，所以 r＝mqBv，据表 达式可知，离子获得的最大动能取决于 D 形盒的半径，所以最 大动能为q22Bm2r2，与加速电场的电压无关．故 D 错误．
2eU1 m
1 (3)B2
2U1m e
第十六页，共四十一页。
1.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同 位素的重要工具，它的构造原理如图所示．粒子源 S 发出各种 不同的正粒子束，粒子从 S 出来时速度很小，可以看做初速度 为零，粒子经过加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场(图中线 框所示)，并沿着半圆周运动而达到照相底片上的 P 点，测得 P 点到入口的距离为 x.则以下说法正确的是( )
12/10/2021
第十四页，共四十一页。
(1)粒子的速度 v 为多少？ (2)速度选择器的电压 U2 为多少？ (3)粒子在偏转分离器中做匀速圆周运动的半径 R 为多大？
第5节 洛伦兹力的应用(yìngyòng)
12/10/2021
第一页，共四十一页。
第三章 磁 场
1.理解磁场控制运动粒子的特点是只改变带电粒子速度 方向，不改变其速度大小． 2．知道质谱仪和回旋加速器的构造和原理．并能解决相关问 题．(重点和难点)
12/10/2021
第二页，共四十一页。
12/10/2021
第三十一页，共四十一页。
解析：选 A.由于洛伦兹力并不做功，而离子通过电场时有 qU ＝12mv2，故离子是从电场中获得能量．故 A 正确；要加速次数 最多最终能量最大，则被加速离子只能由加速器的中心附近进 入加速器，而从边缘离开加速器，故 B 错误；据回旋加速器的 工作原理知，电场的周期等于粒子在磁场运动的周期．所以 T ＝2vπr＝2qπBm，与离子的速度大小无关．故 C 错误；离子在磁场 中洛伦兹力提供向心力，所以 qvB＝mrv2，所以 r＝mqBv，据表 达式可知，离子获得的最大动能取决于 D 形盒的半径，所以最 大动能为q22Bm2r2，与加速电场的电压无关．故 D 错误．
2eU1 m
1 (3)B2
2U1m e
第十六页，共四十一页。
1.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同 位素的重要工具，它的构造原理如图所示．粒子源 S 发出各种 不同的正粒子束，粒子从 S 出来时速度很小，可以看做初速度 为零，粒子经过加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场(图中线 框所示)，并沿着半圆周运动而达到照相底片上的 P 点，测得 P 点到入口的距离为 x.则以下说法正确的是( )
12/10/2021
第十四页，共四十一页。
(1)粒子的速度 v 为多少？ (2)速度选择器的电压 U2 为多少？ (3)粒子在偏转分离器中做匀速圆周运动的半径 R 为多大？
《洛伦兹力的应用》课件3
课
前 自
用，培养热爱科学、致力于科学研究的价值观．
课 时
主
作
导
业
学
菜单
LK ·物理 选修3-1
教
课
学
堂
教
互
法
动
分 析
探 究
●教学地位
教 学
本节知识是高考命题的热点和重点，质谱仪、回旋加速
当 堂
方
双
案 设
器等问题．高考中常以选择题的形式考查．带电粒子在复合
基 达
计
标
场中的运动与控制问题，常以计算压轴题的形式考查．
课 时 作 业
教 学 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
菜单
LK ·物理 选修3-1
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
教 学 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
菜单
LK ·物理 选修3-1
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
LK ·物理 选修3-1
教
课
学
堂
教
互
法
动
分 析
探 究
●新课导入建议
教
我们通过上节课的学习已经知道洛伦兹力对电荷永不做 当
学
堂
方 功，但洛伦兹力可以用来控制带电粒子的运动，今天我们就 双
案
基
设 计
来学习在高科技领域是如何利用洛伦兹力控制带电粒子运动
达 标
的．
2023教科版必修(3-1)第3章第五节《洛伦兹力的应用》ppt
特别提醒：(1)电子、质子、α粒子等一般不计 重力，带电小球、尘埃、液滴等带电颗粒一般 要考虑重力的作用． (2)注意重力、电场力做功与路径无关，洛伦兹 力始终和运动方向垂直、永不做功的特点．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 3．(2011年杭州高二检测)一个带电粒子以初速 度v0垂直于电场方向向右射入匀强电场区域，穿 出电场后接着又进入匀强磁场区域．设电场和磁 场区域有明确的分界线，且分界线与电场强度方 向平行，如图3－5－8中的虚线表示．在图所示 的几种情况中，可能出现的是( )
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穿透时间 t＝1T2，故 t＝112×2eπBm＝π3vd.
【答案】Leabharlann 2dBe vπd 3v
变式训练1 如图3－5－10所示，在圆形区域 里，有匀强磁场，方向如图所示，有一束速率 各不相同的质子自A点沿半径方向射入磁场， 这些质子在磁场中( ) A．运动时间越长的，其轨迹所对应的圆心角 越大 B．运动时间越长的，其轨迹越长 C．运动时间越短的，射出磁场时，速率越小 D．运动时间越短的，射出磁场时，速度方向 偏转越小
人教版高中物理选修31课件：3.5+磁场对运动电荷的作用洛伦兹力+(共24张PPT)
I
v
f洛
f洛
I
v
B I
课堂练习
绕有绝缘的通电导线的铁环,电流方向如图所示. 若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从O点射入.则
电子的运动轨迹?
向右偏转
向左偏转
向下偏转
向上偏转
四、电视显像管的工作原理
主要构造:
电子枪（阴极）、偏转线圈、 荧光屏等
【思考与讨论】 1.若要使电子束在水平方向偏离中心,打在荧光屏上的A点,
为p型和n型两种.p型中空穴为多数载流子;n型中自由电子为多数 载流子.用以下实验可以判定一块半导体材料是p型还是n型:将材 料放在匀强磁场中.通以图示方向的电流I.用电压表判定上下两 个表面的电势高低.从而判定判定一块半导体材料是p型还是n型.
试分析原因
若上极板电势高.就是p型半导体;若下极板 电势高.就是n型半导体.
三、洛伦兹力大小
设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电 荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。 垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，通入电流I,求每个 运动电荷受到的洛伦兹力。
导线中的电流
I nqvS
导线所受的安培力
v
F安BILB(nq)vLS
Iv
说法正确的是(
)B
A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同
B．如果把＋q改为-q，且速度反向，大小不变，则 洛伦兹力的大小方向不变
C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场 方向一定与电荷运动方向垂直
D．粒子的速度一定变化
课堂练习 来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直
的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子
4.电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面上运动除 外）；而电荷在磁场中运动时，磁场力一定不会对电荷 做功。
选修3第五节研究洛沦兹力PPT教学课件
洛伦兹力的方向符合左手定则： ——伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平 面内，把手放入磁场中，磁感线垂直穿过手心，四指指向 正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所 受洛伦兹力的方向．
若是负电荷运动的方向，那么四指应指向其反方向。
2021/01/21
2
第五节 研究洛伦兹力
关于洛仑兹力的说明： 1.洛仑兹力的方向垂直于v和B组成的平面。
洛仑兹力永远与速度方向垂直。 2.洛仑兹力对电荷不做功 3.洛仑兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。 ——洛仑兹力对电荷只起向心力的作用，故只在洛仑兹 力的作用下，电荷将作匀速圆周运动。
2021/01/21
3
第五节 研究洛伦兹力 【例题1】判断图中带电粒子所受洛仑兹力的方向 ：
【例题2】依运动轨迹，判断图中带电粒子的电性。
2021/01/21
4
第五节 研究洛伦兹力 二.洛伦兹力的大小 【理论基础】 1.安培力是洛伦兹力的宏观表现； 2.洛伦兹力是安培力的微观本质。
设:导线内单位体积内的电荷数为n，每个电荷的电量为q，
电荷定向运动的速度为v，阴影部分导线内电荷数为N
L vt
I Q
FILB t
Q Nq
fqvB
N nSvt
2021/01/21
F Nf
5
第五节 研究洛伦兹力
【例题3】质量为m，带电量为q的带电粒子，以速率v垂 直进入如图所示的匀强磁场中，恰好做匀速直线运 动．求：磁场的磁感应强度及带电粒子的电性．
2021/01/21
6
第六节 洛沦兹力与现代技术 三.速度选择器
在电、磁场中，若不计重力，则： qEqvB v E B
第五节 研究洛伦兹力 【实验】
高中物理第三章5洛伦兹力的应用课件教科选修31教科高中选修31物理课件
得的最大速率max = , 获得的最大动能为km =
,
2
可见粒子获得的最大能量是由磁感应强度和 D形盒的半径决定
的, 而与加速电压无关.
要提高带电粒子离开加速器时的最大动能(dòngn2 2
提示:由 Ekm=
2
可知Ekm 与加速电压无关.要增大粒子离开时
探究
(tànjiū)
三
对速度选择器的理解
1.组成:两平行正对金属板间存在着正交的匀强电场和匀强磁场.如图所示.
2.原理:当带电粒子从两极板通过时,带电粒子受到电场和磁场的作用,当
电场力和磁场力平衡时,带电粒子以一定的速度匀速通过速度选择器,即
qE=qvB,
v= .
3.作用:(1)速度为 v= 的带电粒子沿直线匀速通过速度选择器.
(2)速度选择
通过调节 E 和 B1 的大小,使速度 v= 的粒子进入2 区.
1
(3)偏转
2
R= ⇒ = = .
2
2
1 2
带电粒子从一侧穿入速度选择器能匀速通过,带电粒子从另一侧穿入
速度选择器还能匀速穿出吗?
提示:不能.由于洛伦兹力的方向变化,使电场力和洛伦兹力不再平衡(pínghéng),
径R.
第十五页，共二十五页。
【例题1】 如图所示,一个质量m=2.0×10-11 kg、电荷量q=1.0×10-5 C的
带电微粒(重力(zhònglì)不计),从静止开始经电压U1=100 V 加速后,水平进入两平
行金属板间的偏转电场,偏转电场的电压U2=100 V.金属板长l=20 cm,两板间
2.组成
如图所示,S1与S2之间为加速电场;S2与S3之间的装置叫速度选择器,它要
,
2
可见粒子获得的最大能量是由磁感应强度和 D形盒的半径决定
的, 而与加速电压无关.
要提高带电粒子离开加速器时的最大动能(dòngn2 2
提示:由 Ekm=
2
可知Ekm 与加速电压无关.要增大粒子离开时
探究
(tànjiū)
三
对速度选择器的理解
1.组成:两平行正对金属板间存在着正交的匀强电场和匀强磁场.如图所示.
2.原理:当带电粒子从两极板通过时,带电粒子受到电场和磁场的作用,当
电场力和磁场力平衡时,带电粒子以一定的速度匀速通过速度选择器,即
qE=qvB,
v= .
3.作用:(1)速度为 v= 的带电粒子沿直线匀速通过速度选择器.
(2)速度选择
通过调节 E 和 B1 的大小,使速度 v= 的粒子进入2 区.
1
(3)偏转
2
R= ⇒ = = .
2
2
1 2
带电粒子从一侧穿入速度选择器能匀速通过,带电粒子从另一侧穿入
速度选择器还能匀速穿出吗?
提示:不能.由于洛伦兹力的方向变化,使电场力和洛伦兹力不再平衡(pínghéng),
径R.
第十五页，共二十五页。
【例题1】 如图所示,一个质量m=2.0×10-11 kg、电荷量q=1.0×10-5 C的
带电微粒(重力(zhònglì)不计),从静止开始经电压U1=100 V 加速后,水平进入两平
行金属板间的偏转电场,偏转电场的电压U2=100 V.金属板长l=20 cm,两板间
2.组成
如图所示,S1与S2之间为加速电场;S2与S3之间的装置叫速度选择器,它要
人教版高中物理--选修3-1--3.5运动电荷在磁场中受到的力 (洛伦兹力)(共19张PPT)
洛伦兹力和安培力有什么联系呢？
B
I
F洛 F安
运动电荷所受洛伦兹力的矢量和 在宏观上变现为安培力
理论推导：
请独立尝试由安培力的表达式导出洛伦兹
力的表达式
可能用到的物理量
B
I
F洛 F安
运动电荷所受洛伦兹力的矢量和 在宏观上变现为安培力
对于通电导线：
长为L 电流为I 横截面积为S 单位体积内的自由电荷数为n 每个自由电荷的电量为q 定向移动的平均速率为v 对于磁场：
磁感应强度为B
洛伦兹力大小
若v与B垂直，F洛=qvB
若v与B平行， F洛=0
若v与B成θ角，图中正电荷q所受洛 伦兹力大小？
F洛= qv B sinθ
·v⊥ θv v//
B
极光成因
极光出现于星球的高磁纬地区上空， 是一种绚丽多彩的发光现象。而地 球的极光，来自地球磁层和太阳的 高能带电粒子流(太阳风)使高层大气 分子或原子激发(或电离)而产生。极 光产生的条件有三个:大气、磁场、 高能带电粒子，这三者缺一不可。
小结：
1.运动电荷在磁场中受到洛伦兹力 2.洛伦兹力的方向判定----左手定则 3.洛伦兹力大小F洛= qvB sinθ 4. 洛伦兹力的应用
------极光，电视机显像管
作业：
1.查资料了解电视机的发展史 2.搜集更多的洛伦兹力的应用实例。
洛伦兹力的方向 --左手定则
伸开左手，使大拇指和 其余四指垂直且处于同 一平面内，把手放入磁 场中，让磁感线穿过手 心，并使四指指向正电 荷运动的方向，那么大 拇指所指的方向就使正 电荷所受洛伦兹力的方
向。
N
F V
如果运动的是负电荷，则四
S
指指向负电荷运动的反方向
教科版选修3-1 3.5洛伦磁力的应用(共25张PPT)
1 2
mvm2
q2 B2 Rm2 2m
可见：带电粒子一定的条件下，其获得的最大能量
Ekm 取决于：D形盒的半径R，磁感应强度B.
注意：加速电压小，多转几圈。电压大，少转几圈。
5. 加速的次数N N Ekm
qU
6. （1）加速粒子在磁场中运动的时间
tNT 2
T 2 m
qB
（2）加速粒子电场中运动的时间
思路点拨：(1)带电粒子在 a 中被加速． (2)带电粒子通过速度选择器时，所受电场力和洛伦兹力大小 相等、方向相反，带电粒子可匀速通过速度选择器． (3)带电粒子进入磁场区 c 后做匀速圆周运动．
【解析】 (1)在 a 中，粒子被加速电场 U1 加速，由动能定理 有 eU1＝12mv2，解得 v＝ 2emU1.
evB＝mRv2
所以质子经回旋加速器加速，最后获得的动能为
Ek′＝12mv2＝12meRmB2＝1.92×10－12 J.
B
(3)交变电压的频率 f＝T1＝2Bπem＝7.63×106 Hz.
R
E`k=？
U
f=?
回旋加速器——结论 1. 在磁场中做圆周运动,周期不变。 2. 每一个周期加速两次。
2．直线加速器，多级加速 如图所示是多级加速装置的原理图：
由动能定理得:带电粒子经n极的电场加速后增加的动能为：
Ek q(U1 U 2 U 3 … U n )
缺点：直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间范围内制造直线加速 器受到一定的限制．
1966年建成的美国斯坦福电子直线加速器管长3050米.
3. 电场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相同。 4. 电场一个周期中方向变化两次。 5. B不变时：某一个粒子能被加速的最大速度由盒的半
高二物理人教版选修31课件第三章第5节运动电荷在磁场中受到的力
1.决定洛伦兹力方向的三个因素：电荷的正负、速度方向、 磁感应强度的方向。
2．洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向和磁场方向垂直， 即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定 的平面。即 F、B、v 三个量的方向关系是：F⊥B，F⊥v，但 B 与 v 不一定垂直。
3．当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化。 4．用左手定则判定负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时， 应注意将四指指向负电荷运动的反方向。
[典型例题] 例 1.试判断图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦 兹力的方向，其中垂直于纸面指向纸里的是( )
[解析] 根据左手定则可以判断，选项 A 中 的负电荷所受的洛伦兹力方向向下；选项 B 中的 负电荷所受的洛伦兹力方向向上；选项 C 中的正 电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸外； 选项 D 中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸 面指向纸里，D 正确。
洛伦兹力
电场力
电场力可做正功、负功或 特点 洛伦兹力永不做功
不做功
相同点
反映了电场和磁场都具有力的性质
[注意] (1)尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力的 宏观表现，但不能认为安培力就简单地等于所有定向移动电
荷所受洛伦兹力的和，一般只有当导体静止时才能这样认为。
(2)当 B 与 v 平行时，电荷不受洛伦兹力(F＝0)；当电荷 相对磁场静止时，电荷不受洛伦兹力(F＝0)。
C．H′>H
D．无法确定
[解析] 有磁场时，恰好通过点 C，有：mg－qvB ＝mvR21，无磁场时，恰好通过点 C，有：mg＝mvR22， 由两式可知 v2>v1。根据动能定理，由于洛伦兹力和 支持力不做功，都是只有重力做功，根据 mg(h－2R) ＝12mv2 可知，H′>H，故 C 正确。
第3章 5 洛伦兹力的应用—2020-2021学年教科版高中物理选修3-1课件(共78张PPT)
质谱仪的原理中包括粒子的加速、受力的平衡(速度选择器)、牛 顿第二定律和匀速圆周运动等知识，分析粒子的运动过程，建立各 运动阶段的模型、理清各运动阶段之间的联系，是解决此类问题的 关键．
[跟进训练] 1922 年英国物理学家和化学家阿斯顿因质 谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝 尔化学奖．若速度相同的同一束粒子由左端射 入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关 说法中正确的是( )
4．由
qvB＝mRv2和
Ek＝21mv2 得
q2B2R2
Ek＝__2_m_____，即粒子在回旋
加速器中获得的最大动能与 q、m、B、R 有关，与加速电压无关．
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)带电粒子在磁场中运动的偏转角等于运动轨迹圆弧所对应的
圆心角的 2 倍．
(× )
(2)带电粒子在磁场中偏转时，速度的方向改变而速度的大小不
(1)求电子打到 D 点的动能； (2)电子的初速度 v0 必须大于何值，电子才能飞出极板； (3)若极板间没有电场，只有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度 大小为 B，电子从极板左端的正中央以平行于极板的初速度 v0 射入， 如图乙所示，则电子的初速度 v0 为何值时，电子才能飞出极板？
思路点拨：①电子在板间运动时只有电场力做功．
思路点拨：解答本题时应注意以下两点： ①在静电分析器中，电场力提供离子做圆周运动的向心力． ②在磁分析器中，洛伦兹力提供离子做圆周运动的向心力．
解析：设离子进入静电分析器时的速度为 v，离子在加速电场中 加速的过程中，由动能定理得：
qU＝12mv2
①
(1)离子在静电分析器中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有：
___q_U_＝__12_m_v_2____.
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作业：三维P1321~3、5、11
欧洲粒子物理研究所 (简称CERN)成立于 1954年，是世界最大 的粒子物理研究中心。 CERN位于法国和瑞士 的交界处，就在日内瓦 的郊区。CERN主要研究 物质是怎样构成的，以 及是什么把它们结合起 来的。 周长达到27公里，粒 子能够加速到每秒运动 11000周，接近光速。
，
V大小变 F大小不变 3、轨道半径和周期 洛伦磁力提供向心力
R mV Bq
T 2R 2m
V Bq
第3节 洛仑兹力的应用
学习目标
1、理解洛伦兹力对粒子不做功。 2、理解带电粒子在磁场方向与速度垂直时在磁 场中做匀速圆周运动 3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运 动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问 题．
人教版高中物理选修3-1 第三章第5节洛伦兹力的
应用教学课件
2020/9/19
绚 丽 多 彩 的 极 光
炽热的太阳向外喷射出大量的带电粒子,当这些粒子以300~1000 km/s的速度扫过太阳系,便形成了“太阳风”。这种巨大的辐射经过 地球时，地球的磁场使这些带电粒子发生偏转，避免了地球上的生 命受到带电粒子的辐射。当这些带电粒子进入高空大气层聚集到地 磁的南、北极区上空和气体分子碰撞时会发光，这就是极光。
问题
带电粒子进入大气层后在地磁场的作 用下将各做什么运动?遵循哪些规律??
一、带电粒子在磁场中的运动
问题1：如何确定洛伦兹力？
vB
问题2：洛伦磁力具有哪些特点？
［ F⊥V、 F 对带电粒子不做功，F只改变速度的方向， 不改变速度的大小］
问题3：带电粒子进入磁场后是否一定受洛伦兹力？
问题4：带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时会
设一带电量为q，质量 为m ,速度为v的带电粒子垂 直进入磁感应强度为B的匀强
磁场中，其半径R和周期T为 多大？
【延伸】R与V成正比 与B成反比 与m/q成正比
F向 F洛 qVB
F向
mV R
2
v
2
qv B m
R
R mV Bq
2、运动周期T
T 2 R
V
R mV Bq
T 2 m
Bq
【延伸】 T与m/q成正比 与B成反比 与R和V无关
做什么运动呢？（不考虑重力）
猜一猜
联系客观实际：猜一猜带电粒子可能做什么运动?
一、带电粒子在磁场中的运动
【讨论交电粒子的运动轨迹是
圆？粒子做的是匀速圆周运动吗？你能否用所学过的力与
运动的关系来分析论证.
提示
①电子受到怎样的力作用？这个 力和电子的速度关系是怎样的？
P、Q两点的速度方向与水平线角均为30度时，试求：
（1）线段PQ的长度；（2）从P点入射第一次运动到Q点
的时间。
××××××
V
×× P
×
×
×Q ×
×××××× R
××××××
× × × O× × ×
××××××
五、小结：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动
1、条件：匀强磁场中， v B
2、受力特点： F V WF 0
M ×× ×
答案:同时到达MN板上
× V1× × V
× ×2 ×
N
例2、在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁感线垂直纸面
向里，一电子以垂直磁场方向从如图方向的P点射入，
在磁场中做匀速圆周运动，经过与同一水平线上的Q点。
1.请用作图法画出电子在磁场中运行的轨迹。
2.若已知电子质量为m，电荷量为q，速度大小为V，在
②洛伦兹力对电子做功吗？ f
③匀速圆周运动需满足什么条件？
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
结论:粒子做匀速圆周运动。
【推理】当 V 0 B时
F V0 WF 0
1 mV 2不变 2
V大小不变
由F=BqV知:F大小不变
二、轨道半径和周期公式
1、轨道半径R
vB
［问题5］带电粒子做匀速圆周运动的向心力由什 么力提供？其轨道半径和周期与哪些因素有关？
1932年，劳伦斯建成世界第 一台回旋加速器。这是一种有奇 特效能的能够加速带电粒子的装 置
中国原子能科学研究院内的 回旋加速器
T 2R 2m
V Bq
四、巩固练习
R mV Bq
例1：两个质量相同、等量异种的粒子以不同的 速率V2＞V1垂直磁场方向同时进入某匀强磁场中 （如图），请问它们是否同时到达MN板上。
欧洲粒子物理研究所 (简称CERN)成立于 1954年，是世界最大 的粒子物理研究中心。 CERN位于法国和瑞士 的交界处，就在日内瓦 的郊区。CERN主要研究 物质是怎样构成的，以 及是什么把它们结合起 来的。 周长达到27公里，粒 子能够加速到每秒运动 11000周，接近光速。
，
V大小变 F大小不变 3、轨道半径和周期 洛伦磁力提供向心力
R mV Bq
T 2R 2m
V Bq
第3节 洛仑兹力的应用
学习目标
1、理解洛伦兹力对粒子不做功。 2、理解带电粒子在磁场方向与速度垂直时在磁 场中做匀速圆周运动 3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运 动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问 题．
人教版高中物理选修3-1 第三章第5节洛伦兹力的
应用教学课件
2020/9/19
绚 丽 多 彩 的 极 光
炽热的太阳向外喷射出大量的带电粒子,当这些粒子以300~1000 km/s的速度扫过太阳系,便形成了“太阳风”。这种巨大的辐射经过 地球时，地球的磁场使这些带电粒子发生偏转，避免了地球上的生 命受到带电粒子的辐射。当这些带电粒子进入高空大气层聚集到地 磁的南、北极区上空和气体分子碰撞时会发光，这就是极光。
问题
带电粒子进入大气层后在地磁场的作 用下将各做什么运动?遵循哪些规律??
一、带电粒子在磁场中的运动
问题1：如何确定洛伦兹力？
vB
问题2：洛伦磁力具有哪些特点？
［ F⊥V、 F 对带电粒子不做功，F只改变速度的方向， 不改变速度的大小］
问题3：带电粒子进入磁场后是否一定受洛伦兹力？
问题4：带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时会
设一带电量为q，质量 为m ,速度为v的带电粒子垂 直进入磁感应强度为B的匀强
磁场中，其半径R和周期T为 多大？
【延伸】R与V成正比 与B成反比 与m/q成正比
F向 F洛 qVB
F向
mV R
2
v
2
qv B m
R
R mV Bq
2、运动周期T
T 2 R
V
R mV Bq
T 2 m
Bq
【延伸】 T与m/q成正比 与B成反比 与R和V无关
做什么运动呢？（不考虑重力）
猜一猜
联系客观实际：猜一猜带电粒子可能做什么运动?
一、带电粒子在磁场中的运动
【讨论交电粒子的运动轨迹是
圆？粒子做的是匀速圆周运动吗？你能否用所学过的力与
运动的关系来分析论证.
提示
①电子受到怎样的力作用？这个 力和电子的速度关系是怎样的？
P、Q两点的速度方向与水平线角均为30度时，试求：
（1）线段PQ的长度；（2）从P点入射第一次运动到Q点
的时间。
××××××
V
×× P
×
×
×Q ×
×××××× R
××××××
× × × O× × ×
××××××
五、小结：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动
1、条件：匀强磁场中， v B
2、受力特点： F V WF 0
M ×× ×
答案:同时到达MN板上
× V1× × V
× ×2 ×
N
例2、在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁感线垂直纸面
向里，一电子以垂直磁场方向从如图方向的P点射入，
在磁场中做匀速圆周运动，经过与同一水平线上的Q点。
1.请用作图法画出电子在磁场中运行的轨迹。
2.若已知电子质量为m，电荷量为q，速度大小为V，在
②洛伦兹力对电子做功吗？ f
③匀速圆周运动需满足什么条件？
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
结论:粒子做匀速圆周运动。
【推理】当 V 0 B时
F V0 WF 0
1 mV 2不变 2
V大小不变
由F=BqV知:F大小不变
二、轨道半径和周期公式
1、轨道半径R
vB
［问题5］带电粒子做匀速圆周运动的向心力由什 么力提供？其轨道半径和周期与哪些因素有关？
1932年，劳伦斯建成世界第 一台回旋加速器。这是一种有奇 特效能的能够加速带电粒子的装 置
中国原子能科学研究院内的 回旋加速器
T 2R 2m
V Bq
四、巩固练习
R mV Bq
例1：两个质量相同、等量异种的粒子以不同的 速率V2＞V1垂直磁场方向同时进入某匀强磁场中 （如图），请问它们是否同时到达MN板上。