高二物理《带电粒子在匀强磁场中的运动》ppt课件
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物理人教版(2019)选择性必修第二册1.3带电粒子在匀强磁场中的运动 课件(共18张PPT)
4.(2022·天津高二统考期末)在正方形ABCD区域内有垂直纸面向外的匀强 磁场，质量为m、电荷量为q的带正电粒子以速度v进入磁场后的运动轨 迹如图所示，P、Q为运动轨迹与磁场边界的交点，AP＝6a，AQ＝8a， 粒子离开磁场与进入磁场的速度方向恰好相反。求： (1)粒子是从P、Q中的哪个点进入磁场的； (2)ABCD区域内匀强磁场的磁感应强度大小； (3)粒子在磁场中运动的时间t。
1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动
重力的处理
①微观粒子：如电子，质子，α粒子，离子等。这些粒子所受重力 和洛伦兹力相比小得多，若无特殊说明或明确的暗示，一般都不考 虑重力。（但并不能忽略质量）。
②宏观物体：如带电小球、液滴、油滴、尘埃等。若无特殊说明或 明确的暗示，一般都考虑重力。
③某些带电体是否考虑重力，要根据运动状态来判定。
速度偏转角φ＝圆心角θ ＝弦切角α的2倍
三、带电粒子在匀强磁场中运动的分析思路
3.运动时间的确定
360 T
(2)由弧长求
ts v
教材P16
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的解题方法
1.(多选)(2022·通化市期中)两个粒子A和B带有等量的同种电荷，粒子A和 B以垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场，A、B均不计重力，则下列说 法正确的是（CD ） A.如果两粒子的速度vA＝vB，则两粒子的半径RA＝RB B.如果两粒子的动能EkA＝EkB，则两粒子的周期TA＝TB C.如果两粒子的质量mA＝mB，则两粒子的周期TA＝TB D.如果两粒子的质量与速度的乘积mAvA＝mBvB，则两粒子的半径RA＝RB
三、带电粒子在匀强磁场中运动的分析思路
1.轨道圆心的确定
(1)已知粒子的入射方向和出射方向 (2)已知粒子的入射方向和出射点位置
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)[优质实用版课件]
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r = mv qB
T
=
2
v
r
T = 2m
qB
（二）基本要求：尺规作图
1、角度关系 几个有关的角及其关系：
粒子速度的偏向角φ
等于圆心角α，并等于AB
弦与切线的夹角θ（弦切 角）的２倍．即
O’ φ(偏向角）
φ=α=2θ
v
θ
θ
Ｂ
Ａ
α
θ‘ v
2、确定圆心方法：
（1）若已知两点速度方向, 做两点速度方向 的垂线，两垂线交点就是圆弧轨道的圆心。
m = qBd 2v
t = 30T=d
360 12v
B d
如图中圆形区域内存在垂直纸面
向外的匀强磁场，磁感应强度为B， a
o
现有一电量为q，质量为m的正离子从
a点沿圆形区域的直径射入，设正离
子射出磁场区域的方向与入射方向的
夹角为600，求此正离子在磁场区域内 r v O
飞行的时间.
Ө
t = m Bq
射出点相距
s = 2mv Be
M
B
v
O
时间差为 t = 4m 3Bq
N
关键是找圆心、找半径和用对称。
例与练
• （2、13 H有）三和种α粒粒子子，（分别24H是e 质）子束（，如11H果它）们、以氚相核、
同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场（磁 场方向垂直纸面向里），在下图中，哪个图正
C 确地表示出这三束粒子的运动轨迹？（ ）
（2）若已知一点速度方向和另一点位置时， 做速度垂线及弦的中垂线，交点就是圆弧轨 道的圆心。
O
V
O
M
P
V0
P
M V
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
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
物理人教版(2019)选择性必修第二册1.3带电粒子在匀强磁场中的运动(共43张ppt)
感线垂直，且平行于矩形空间的其中一边，矩形空间边长为 a和a，电子刚好从
矩形的相对的AC两个顶点间通过，求：（1）电子在磁场中做圆周运动的半径；
（2）电子在磁场中的飞行时间。
6.如图所示，一个质量为m、电荷量为-q、不计重力的带电粒子从x轴上的P(a,0)
点以速度v，沿与x轴正方向成600的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好
垂直于y轴射出第一象限，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B；
（2）穿过第一象限的时间．
二、轨迹特点：
1.直线边界：（1）对称； （2）怎样进怎样出；
O
r
O
v
r
r
d
O
r
r
d 2r sin
O
v
r
r
2 2
t
T
2
1.直线边界：（1）对称； （2）怎样进怎样出；
强度大小分别为 B1、B2，一质量为m、电荷量为e的电子从MN上的P
点沿垂直于磁场方向射入匀强磁场 B1中，其运动轨迹为如图虚线所示
的“心”形图线．则以下说法正确的是 (
)
A．电子的运动轨迹为 PENCMDP
B．B1＝2B2
2πm
C．电子从射入磁场到回到 P 点用时为
B1e
D．B1＝4B2
【答案】B
1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动
常见粒子的分类
1. 带电的基本粒子：
如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和
洛仑磁力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都
不考虑重力。（但并不能忽略质量）。
矩形的相对的AC两个顶点间通过，求：（1）电子在磁场中做圆周运动的半径；
（2）电子在磁场中的飞行时间。
6.如图所示，一个质量为m、电荷量为-q、不计重力的带电粒子从x轴上的P(a,0)
点以速度v，沿与x轴正方向成600的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好
垂直于y轴射出第一象限，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B；
（2）穿过第一象限的时间．
二、轨迹特点：
1.直线边界：（1）对称； （2）怎样进怎样出；
O
r
O
v
r
r
d
O
r
r
d 2r sin
O
v
r
r
2 2
t
T
2
1.直线边界：（1）对称； （2）怎样进怎样出；
强度大小分别为 B1、B2，一质量为m、电荷量为e的电子从MN上的P
点沿垂直于磁场方向射入匀强磁场 B1中，其运动轨迹为如图虚线所示
的“心”形图线．则以下说法正确的是 (
)
A．电子的运动轨迹为 PENCMDP
B．B1＝2B2
2πm
C．电子从射入磁场到回到 P 点用时为
B1e
D．B1＝4B2
【答案】B
1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动
常见粒子的分类
1. 带电的基本粒子：
如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和
洛仑磁力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都
不考虑重力。（但并不能忽略质量）。
第1章 3 《带电粒子在匀强磁场中的运动》课件ppt
k
则判知粒子应带负电,故选 B。
答案 B
例2 (多选)(2020天津卷)如图所示,在Oxy平面的第一象限内存在方向垂直
纸面向里,磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射
入磁场,速度方向与y轴正方向的夹角θ=45°。粒子经过磁场偏转后在N点
(图中未画出)垂直穿过x轴。已知OM=a,粒子电荷量为q,质量为m,重力不
2
2
qvB=m ,联立解得 v= ,B 错误。
答案 AD
变式训练 2两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一
速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力),从较强磁场区域
进入较弱磁场区域后,粒子的(
A.轨道半径减小,角速度增大
B.轨道半径减小,角速度减小
C.轨道半径增大,角速度增大
线MN为理想边界。现有一个质量为m、电荷量为e的电子以垂直于边界
MN的速度v由P点沿垂直于磁场的方向射入磁感应强度为B1的匀强磁场中,
其运动轨迹为图中虚线所示的心形图线,以下说法正确的是(
A.电子的运动轨迹为P→D→M→C→N→E→P
2π
B.电子运动一周回到 P 点所用的时间 T=
1
C.B1=4B2
)
解析 当粒子垂直射入匀强磁场中时,粒子才做匀速圆周运动。
答案 ×
(2)带电粒子在磁场中运动的速度越大,则周期越大。(
解析 由T=
答案 ×
)
2π
可知,带电粒子在磁场中的运动周期与粒子速度无关。
(3)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与粒子的质量和速度无
关。(
)
解析 根据半径公式r=
2
1
2
1
则判知粒子应带负电,故选 B。
答案 B
例2 (多选)(2020天津卷)如图所示,在Oxy平面的第一象限内存在方向垂直
纸面向里,磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射
入磁场,速度方向与y轴正方向的夹角θ=45°。粒子经过磁场偏转后在N点
(图中未画出)垂直穿过x轴。已知OM=a,粒子电荷量为q,质量为m,重力不
2
2
qvB=m ,联立解得 v= ,B 错误。
答案 AD
变式训练 2两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一
速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力),从较强磁场区域
进入较弱磁场区域后,粒子的(
A.轨道半径减小,角速度增大
B.轨道半径减小,角速度减小
C.轨道半径增大,角速度增大
线MN为理想边界。现有一个质量为m、电荷量为e的电子以垂直于边界
MN的速度v由P点沿垂直于磁场的方向射入磁感应强度为B1的匀强磁场中,
其运动轨迹为图中虚线所示的心形图线,以下说法正确的是(
A.电子的运动轨迹为P→D→M→C→N→E→P
2π
B.电子运动一周回到 P 点所用的时间 T=
1
C.B1=4B2
)
解析 当粒子垂直射入匀强磁场中时,粒子才做匀速圆周运动。
答案 ×
(2)带电粒子在磁场中运动的速度越大,则周期越大。(
解析 由T=
答案 ×
)
2π
可知,带电粒子在磁场中的运动周期与粒子速度无关。
(3)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与粒子的质量和速度无
关。(
)
解析 根据半径公式r=
2
1
2
1
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?
1.3带电粒子在匀强磁场中的运动课件共32张PPT
练习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
角为300。求 : (1) 电子的质量m=? (2) 电子
在磁场中的运动时间t=?
ev
m 2eBd v
t d
3v
θ
B d
练习2.如图所示，在半径为R 的圆的范围内，有匀
角α，并等于AB弦与切线的夹
角θ（弦切角）的２倍．即
V
φ=α=2θ
V
O’Φ(偏向角）
v
Ａ
θ θＢ
α
θ
‘
v
带电粒子做圆周运动的分析方法
V
V
V
V
带电粒子做圆周运动的分析方法
（二）解题步骤：画轨、定心、求半径
1.定心方法： （1）两径定心：已知入射方向和出射方向, 与速度垂直的半径交
点就是圆弧轨道的圆心。
（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。
加速：qU 1 mv2 2
偏转：R mv 1 d qB 2
R 1 d 1 2mU 2 Bq
测量带电粒子的质量或比荷 分析同位素
二、实际应用 （一）、质谱仪：
1、质谱仪是测量带电粒子质量或比荷、分析同位素
2、基本原理
将质量不等、电荷数相等的带电粒 子经同一电场加速再垂直进入同一匀强 磁场，由于粒子速度不同，引起轨迹半 径不同而分开，进而分析某元素中所含 同位素的种类
直线加速器2WL.swf
思考： 若需要很大的动能的粒子，利用 直线加速器是否方便？为什么？ 那应该怎么办？
2、回旋加速器 （1）构造 （2）工作原理
高二物理《带电粒子在匀强磁场中的运动》ppt课件
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
1、理论推导
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
v qvB m R
2
mv R qB
2 m T qB
第三章 磁场
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 带电粒子垂直射入匀强磁场的运 问题2： 动状态？ （重力不计）
（1） v ⊥ 时 B，洛伦兹力的方向与速度方向的 关系 ——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）洛伦兹力的如何变化？ （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？
为q，从隔板ab上一个小孔P处与隔板成45°角
垂直于磁感线射入磁感应强度为B的匀强磁场
区，粒子初速度大小为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）
v
a
P
b
5、长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的 匀强磁场，如图所示，磁场强度为B，板间距 离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q
一匀强磁场，磁感应强度B=0.2T，方向如图所
示。一带正电的粒子以v0=1.2×106m/s的初速
度从磁场边界上直径ab端的a点射入磁场，已 q 知粒子比荷 =10 8C/Kg，不计粒子重力，则 m 粒子在磁场中运动的最长时间为多少？
a r O B b
二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 时周期有何特征？
带电粒子在匀强磁场中的运动_课件
粒子射入的速度增大， 电子束轨道半径也增大。
带电粒子在匀强磁场中运动的演示
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，粒子射入的速度增大，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。
带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动
试用逻辑推理以上实验现象的原因。 洛伦兹力的方向与速度方向垂直。 带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒子的速率不变，能量不变。 洛伦兹力（F=qvB）大小不变，方向在不断变化。 垂直于匀强磁场方向射入的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。
带电粒子在匀强磁场中运动的处理方法
带电粒子在匀强磁场圆周运动的分析方法
找圆心
画轨迹
①已知两点速度方向
两洛伦兹力方向的延长线交点为圆心
②已知一点速度方向和另一点位置 弦的垂直平分线与一直径的交点为圆心
带电粒子在匀强磁场中运动的处理方法
计算出粒子所转过的圆心角θ 的大小用公式t=
T 可求出运动时间。
带电粒子做匀速圆周的半径和周期
带电粒子只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动的半径和周期与什么有关？ 带电粒子做匀速圆周运动所需的向心力由谁提供？ 与速度V、磁感应强度 B、粒子的比荷有关。
动
若带电粒子的速度方向与磁场的方向平行，那么其做什么运动？
mA:mB =
总结
带电粒子平行磁场进入：做__匀__速__直__线___运动 带电粒子垂直磁场进入：做__匀__速__圆__周___运动 半径：___________ 周期：___________
带电粒子的速度方向与磁场的方向平 行时，带电粒子受到的洛伦兹力为零 ，粒子做匀速直线运动。
带电粒子在匀强磁场中的螺旋运动
带电粒子在匀强磁场中运动的演示
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，粒子射入的速度增大，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。
带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动
试用逻辑推理以上实验现象的原因。 洛伦兹力的方向与速度方向垂直。 带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒子的速率不变，能量不变。 洛伦兹力（F=qvB）大小不变，方向在不断变化。 垂直于匀强磁场方向射入的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。
带电粒子在匀强磁场中运动的处理方法
带电粒子在匀强磁场圆周运动的分析方法
找圆心
画轨迹
①已知两点速度方向
两洛伦兹力方向的延长线交点为圆心
②已知一点速度方向和另一点位置 弦的垂直平分线与一直径的交点为圆心
带电粒子在匀强磁场中运动的处理方法
计算出粒子所转过的圆心角θ 的大小用公式t=
T 可求出运动时间。
带电粒子做匀速圆周的半径和周期
带电粒子只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动的半径和周期与什么有关？ 带电粒子做匀速圆周运动所需的向心力由谁提供？ 与速度V、磁感应强度 B、粒子的比荷有关。
动
若带电粒子的速度方向与磁场的方向平行，那么其做什么运动？
mA:mB =
总结
带电粒子平行磁场进入：做__匀__速__直__线___运动 带电粒子垂直磁场进入：做__匀__速__圆__周___运动 半径：___________ 周期：___________
带电粒子的速度方向与磁场的方向平 行时，带电粒子受到的洛伦兹力为零 ，粒子做匀速直线运动。
带电粒子在匀强磁场中的螺旋运动
新版人教版高二物理磁场第六节《带电粒子在匀强磁场中的运动》(共13张PPT)学习PPT
com/v_show/id_XNDA1MTQyNzY=.
(2)半径的大小一般利用几何知识求得。
质谱仪
最初是由汤姆生的学生阿斯顿 设计的，他用质谱仪发现了氖20和 氖22，证实了同位素的存在。
现在质谱仪已经是一种十分精 密的仪器，是测量带电粒子的质量 和分析同位素的重要工具。
速度选择器 (2)半径的大小一般利用几何知识求得。
注意：本公式不能直接应用 com/v_show/id_XNDA1MTQyNzY=.
磁感应强度B相互垂直。具有某一速度v的带 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力就是它做圆周运动的向心力
带电粒子在汽泡室运动径迹的照片。
电粒子将沿虚线通过不发生偏转，而其它速度 粒子运动方向与磁场有一夹角
（大于0度小于90度）
(c2o)m半/v径_s的ho大w/小id一_X般ND利A用1M几T何Q知yN识zY求=得. 。
请最推初导 是半由径汤和姆周生期的表学达生式阿。斯顿设计的，他用质谱仪发现了氖20和氖22，证实了同位素的存在。
注粒意子： 运本动公方式向不与能磁直场接有应一用夹角
（大于0度小于90度）
带(周电期粒与子速在度匀和强半磁径场无中关做) 匀速圆周运动，洛伦兹力就是它做圆周运动的向心力
第六节 带电粒子在匀强磁场中的运动
判断下图中带电粒子（电量q，重力不计） 所受洛伦兹力的大小和方向：
-v
B
一、运动式
1、匀速直线运动。 2、匀速圆周运动。
F × × × B × ×
××××× ×××××
××+××v×
×××××
带电粒子在匀强磁场中 做匀速圆周运动，洛伦 兹力就是它做圆周运动 的向心力
（3） 粒子的最大动能 是多大？ （4） 粒子在同一个D形 盒中相邻两条轨道半径 之比
高中物理ppt课件带电粒子在匀强磁场中的运动
图3－6－13
角是30°，则电子的质量是________ ，穿透磁场的时间是
。 _ _ _ _ _ _ _ _
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[思路点拨] 由于洛伦兹力总是垂直于速度方向，若 已知带电粒子的任意两个速度方向，就可以通过作出两 速度的垂线，找出两垂线的交点即为带电粒子做圆周运 动的圆心。
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带电粒子的匀速圆周运动的求解关键是通过入、出 磁场两点速度方向画出匀速圆周运动的轨迹，利用几何 知识确定圆心及相应的半径，从而找到圆弧所对应的圆 心角，根据圆心角和圆周角的关系确定带电粒子在磁场 中的运动时间。
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解析： 回旋加速器对离子加速时，离子是由加速器的中心 附近进入加速器的，故选项A正确，选项B错误；离子在磁 场中运动时，洛伦兹力不做功，所以离子的能量不变，故 选项C错误； D形盒D1 、D2之间存在交变电场，当离子通 过交变电场时，电场力对离子做正功，离子的能量增加， 所以离子的能量是从电场中获得的，故选项D正确。
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2 ．1930年劳伦斯制成了世界上第一台
回旋加速器，其原理如图3－6－4
所示。这台加速器由两个铜质D形
盒D1 、D2构成，其间留有空隙，
下列说法正确的是
()
图3－6－4
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A．离子由加速器的中心附近进入加速器 B．离子由加速器的边缘进入加速器 C．离子从磁场中获得能量 D．离子从电场中获得能量
答案： BC
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4 ．同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场中， 其运动轨迹如图3－6－6所示，则可知：
图3－6－6
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(1)带电粒子进入磁场的速度值有几个？ (2)这些速度的大小关系为________。 (3)三束粒子从O点出发分别到达1 、2 、3点所用时间关系 为__________。
高中物理人教版《带电粒子在匀强磁场中的运动》PPT专家课件
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
等距螺旋运动
h R
Z I
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一、带电粒子在匀强磁场中的运动
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α
速度偏转角＝等于回旋角
= 2倍弦切角
θθ
θ
θθ
θ 在磁场中的运动时间
θθ
偏转角：速度转过的角度
t
2
T
回旋角：转过的圆弧所对圆心角
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三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动 【名校课堂】获奖PPT-高中物理人教版《带电粒子在匀强磁场中的运动》PPT专家课件（最新版本）推荐
小结：带电粒子在无界匀强磁场中的运动
在 只 有 洛 仑 兹 力 的 作 用 下
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V//B
F洛=0
匀速直线运动
V⊥B F洛=Bqv
匀速圆周运动
R mV qB
T 2 m
qB
v与B成θ角 F洛=Bqv⊥ =B⊥qv （0＜θ＜90°）
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典型例题
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( )
等距螺旋运动
h R
Z I
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一、带电粒子在匀强磁场中的运动
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α
速度偏转角＝等于回旋角
= 2倍弦切角
θθ
θ
θθ
θ 在磁场中的运动时间
θθ
偏转角：速度转过的角度
t
2
T
回旋角：转过的圆弧所对圆心角
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三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动 【名校课堂】获奖PPT-高中物理人教版《带电粒子在匀强磁场中的运动》PPT专家课件（最新版本）推荐
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V//B
F洛=0
匀速直线运动
V⊥B F洛=Bqv
匀速圆周运动
R mV qB
T 2 m
qB
v与B成θ角 F洛=Bqv⊥ =B⊥qv （0＜θ＜90°）
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典型例题
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( )
物理人教版(2019)选择性必修第二册1.3带电粒子在匀强磁场中的运动(共22张ppt)
02 若匀强磁场的磁感应强度大小发生 变化：
粒子做圆周运动的半径、周期如何变化？
揭示本质
01 若粒子的速度大小发生变化：
若运动速度变大 圆周运动半径变大 周期不变
若运动速度变小 圆周运动半径变小 周期不变
揭示本质
02 若匀强磁场的磁感应强度大小发生变化：
磁感应强度变大，圆周运动半径变小，周期变小
科学思维
推导：带电粒子垂直于匀强磁场射入，若已知带电 粒子的质量m、电量q和速度v，匀强磁场磁感应强 度B，试推导粒子在匀强磁场中运动的半径r及周 期T
科学思维
圆周运动的半径
qvB m v2 R mv
R
qB
圆周运动的周期
T 2 R T 2 m
v
qB
揭示本质
01
02
01 若粒子的速度大小发生变化： 粒子做圆周运动的半径、周期如何变化？
人教版选择性必修第二册
§1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动
复习回顾
洛伦兹力 运动电荷在磁场中受到的力
1、洛伦兹力的方向如何判定？
左手定则
复习回顾
2、洛伦兹力的大小如何计算？
① V∥B 时: ② V⊥B 时: ③V与B夹角为θ 时:
F洛=0 F洛=qVB F洛=qV B sinθ
复习回顾
3.物体做匀速圆周运动的条件：
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励磁线圈
玻璃泡
电子枪
添加标题
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磁场强弱 需要适当地调整文字的颜色或者大小 选择挡等属性，祝你使用愉快。
粒子做圆周运动的半径、周期如何变化？
揭示本质
01 若粒子的速度大小发生变化：
若运动速度变大 圆周运动半径变大 周期不变
若运动速度变小 圆周运动半径变小 周期不变
揭示本质
02 若匀强磁场的磁感应强度大小发生变化：
磁感应强度变大，圆周运动半径变小，周期变小
科学思维
推导：带电粒子垂直于匀强磁场射入，若已知带电 粒子的质量m、电量q和速度v，匀强磁场磁感应强 度B，试推导粒子在匀强磁场中运动的半径r及周 期T
科学思维
圆周运动的半径
qvB m v2 R mv
R
qB
圆周运动的周期
T 2 R T 2 m
v
qB
揭示本质
01
02
01 若粒子的速度大小发生变化： 粒子做圆周运动的半径、周期如何变化？
人教版选择性必修第二册
§1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动
复习回顾
洛伦兹力 运动电荷在磁场中受到的力
1、洛伦兹力的方向如何判定？
左手定则
复习回顾
2、洛伦兹力的大小如何计算？
① V∥B 时: ② V⊥B 时: ③V与B夹角为θ 时:
F洛=0 F洛=qVB F洛=qV B sinθ
复习回顾
3.物体做匀速圆周运动的条件：
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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
1）、两D形盒中有匀强磁场无电场， 盒间缝隙有交变电场。 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
2 m 1、带电粒子在匀强磁场中的运动周期 T 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。
穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹
角为300。求 : (1) 电子的质量m=?
子在磁场中的运动时间t=? e
(2) 电
v θ B d
2 、如图所示，在半径为 R 的圆的范围内，
有匀强磁场，方向垂直圆所在平面向
里．一带负电的质量为m电量为q粒子，从A
点沿半径 AO 的方向射入，并从 C 点射出磁
6、在真空中半径r=3×10－2m的圆形区域内有
一匀强磁场，磁感应强度B=0.2T，方向如图所
示。一带正电的粒子以v0=1.2×106m/s的初速
度从磁场边界上直径ab端的a点射入磁场，已 q 知粒子比荷 =10 8C/Kg，不计粒子重力，则 m 粒子在磁场中运动的最长时间为多少？
a r O B b
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
1、理论推导
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
v qvB m R
2
mv R qB
2 m T qB
（1） 粒子的回转周期是多大？ （2）高频电极的周期为 多大？ （3） 粒子的最大动能 是多大？
（4） 粒子在同一个D 形盒中相邻两条轨道半 径之比
例题：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， 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（如图）
（1）求粒子进入磁场 是的速率。 （2）求粒子在磁场中
运动的轨道半径。
二、实际应用 （一）、质谱仪
测量带电粒子的质量
场．∠AOC＝120o．则此粒子在磁场中运行
的时间t＝__________．
B A v O R
(不计重力)．
C v3、如图ຫໍສະໝຸດ 示，在直线MN的右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直向里。电子(电
量e、质量m)以速度v从MN上的孔A，垂直
于MN方向射入匀强磁场，途
经P点，并最终打在MN上的
M A
θ v P
第三章 磁场
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 带电粒子垂直射入匀强磁场的运 问题2： 动状态？ （重力不计）
（1）v ⊥ B 时 ，洛伦兹力的方向与速度方 向的关系 ——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）洛伦兹力的如何变化？ （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？
2）、圆周运动的周期
2 R T v
（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。
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，
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。 3、由于侠义相对论的限制，回旋加速器只能 把粒子加速到一定的能量。
回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D形盒的直 径为d，用该回旋加速器加速质量为m、电量为q的粒子，
设粒子加速前的初速度为零。求：
C点、已知AP连线与速度方向
的夹角为θ ，不计重力。求
（1）A、C之间的距离
（2）从A运动到P点所用的时间。
N
4、如图所示，一带正电粒子质量为m，带电量
为q，从隔板ab上一个小孔P处与隔板成45°角
垂直于磁感线射入磁感应强度为B的匀强磁场
区，粒子初速度大小为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）
v
a
P
b
5、长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的 匀强磁场，如图所示，磁场强度为B，板间距 离也为L，板不带电，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
L
+q
m
v
L
子入射速度v应满足什
么条件？
B
（二）、回旋加速器
1、作用：产生高速运动的粒子 2、原理
1）、两D形盒中有匀强磁场无电场， 盒间缝隙有交变电场。 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
2 m 1、带电粒子在匀强磁场中的运动周期 T 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。
穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹
角为300。求 : (1) 电子的质量m=?
子在磁场中的运动时间t=? e
(2) 电
v θ B d
2 、如图所示，在半径为 R 的圆的范围内，
有匀强磁场，方向垂直圆所在平面向
里．一带负电的质量为m电量为q粒子，从A
点沿半径 AO 的方向射入，并从 C 点射出磁
6、在真空中半径r=3×10－2m的圆形区域内有
一匀强磁场，磁感应强度B=0.2T，方向如图所
示。一带正电的粒子以v0=1.2×106m/s的初速
度从磁场边界上直径ab端的a点射入磁场，已 q 知粒子比荷 =10 8C/Kg，不计粒子重力，则 m 粒子在磁场中运动的最长时间为多少？
a r O B b
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
1、理论推导
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
v qvB m R
2
mv R qB
2 m T qB
（1） 粒子的回转周期是多大？ （2）高频电极的周期为 多大？ （3） 粒子的最大动能 是多大？
（4） 粒子在同一个D 形盒中相邻两条轨道半 径之比
例题：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， 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（如图）
（1）求粒子进入磁场 是的速率。 （2）求粒子在磁场中
运动的轨道半径。
二、实际应用 （一）、质谱仪
测量带电粒子的质量
场．∠AOC＝120o．则此粒子在磁场中运行
的时间t＝__________．
B A v O R
(不计重力)．
C v3、如图ຫໍສະໝຸດ 示，在直线MN的右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直向里。电子(电
量e、质量m)以速度v从MN上的孔A，垂直
于MN方向射入匀强磁场，途
经P点，并最终打在MN上的
M A
θ v P
第三章 磁场
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 带电粒子垂直射入匀强磁场的运 问题2： 动状态？ （重力不计）
（1）v ⊥ B 时 ，洛伦兹力的方向与速度方 向的关系 ——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）洛伦兹力的如何变化？ （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？
2）、圆周运动的周期
2 R T v
（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。
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，
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。 3、由于侠义相对论的限制，回旋加速器只能 把粒子加速到一定的能量。
回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D形盒的直 径为d，用该回旋加速器加速质量为m、电量为q的粒子，
设粒子加速前的初速度为零。求：
C点、已知AP连线与速度方向
的夹角为θ ，不计重力。求
（1）A、C之间的距离
（2）从A运动到P点所用的时间。
N
4、如图所示，一带正电粒子质量为m，带电量
为q，从隔板ab上一个小孔P处与隔板成45°角
垂直于磁感线射入磁感应强度为B的匀强磁场
区，粒子初速度大小为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）
v
a
P
b
5、长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的 匀强磁场，如图所示，磁场强度为B，板间距 离也为L，板不带电，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
L
+q
m
v
L
子入射速度v应满足什
么条件？
B