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物理人教版 (2019)第一章 安培力与洛伦兹力3 带电粒子在匀强磁场中的运动教学演示课件ppt
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这是一份物理人教版 (2019)第一章 安培力与洛伦兹力3 带电粒子在匀强磁场中的运动教学演示课件ppt，文件包含36带电粒子在匀强磁场中的运动pptx、回旋加速器swf、实验视频电子束在匀强磁场中的圆周运动wmv、情景视频回旋加速器1wmv、有关物体受力的实验视频rarwmv等5份课件配套教学资源，其中PPT共28页， 欢迎下载使用。
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：
问题：带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计）
一、运动电荷在磁场中的运动规律
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。
洛伦兹力总与速度方向垂直，不改变带电粒子的速度大小，所以洛伦兹力不对带电粒子做功。
由于粒子速度的大小不变，所以洛伦兹力大小也不改变，加之洛伦兹力总与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。
匀强磁场中带电粒子运动轨迹的半径与哪些因素有关？
可见r与速度V、磁感应强度B、粒子的比荷有关
带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。
二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式
例1：一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场．粒子的一段径迹如下图所示．径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)．从图中情况可以确定（ ）
A．粒子从a到b，带正电B．粒子从a到b，带负电C．粒子从b到a，带正电D．粒子从b到a，带负电
粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力
3.当v与B成角θ时（00< θ <900） F洛=qvBsinθ 轨迹为等距螺线
1.F洛=qvB ( v⊥B） 圆周运动
2.F洛= 0 ( v∥B） 匀速运动
通过测出粒子圆周运动的半径，计算粒子的比荷或质量及分析同位素的仪器.
三、洛伦兹力与现代科技
①带电粒子注入器②加速电场（U）③速度选择器（E, B1）④偏转磁场（B2）⑤照相底片
（2）.质谱仪工作原理
例2.一个质量为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，其初速度几乎为零，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。（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
例2.一个质量为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，其初速度几乎为零，（1）求粒子进入磁场时的速率。
粒子在S1S2间做初速度为零的加速运动，电场力做功，可利用动能定理求解
例2. 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。（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力
半径不同，意味着比荷不同，意味着它们是不同的粒子
例3、如图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述不正确的是（ ）DA．质谱仪是分析同位素的重要工具B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小
例4、如图所示，有a、b、c、d四种离子，它们带等量同种电荷，质量不等，ma=mb
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期如何求解？
可见同一个粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度无关
例5、电子以 m/s 的速度沿着与磁场垂直的方向射入B = T 的匀强磁场中。求电子做匀速圆周运动的轨道半径和周期。
人类对速度的渴望从未停止过，经过前辈们的不懈研究探索，光速幸运地成为了我们世界的极限速度。但单就目前人类的科技水平，想要在宏观世界中接近或达到光速就好比是天方夜谭。不过在微观世界中，由于回旋加速器的出现，粒子已经能被加速到很高的速度。因此，回旋加速器被广泛应用于科研、医疗等诸多方面；且随着人们需求的增加，可以加速多种粒子的加速器也应运而生。
（1）回旋加速器的工作原理
（2）回旋加速器的构造
两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。
电场使粒子加速，磁场使粒子回旋。
粒子回旋的周期不随半径改变。让电场方向变化的周期与粒子回旋的周期一致，从而保证粒子始终被加速。
在磁场中做圆周运动周期不变，每一个周期加速两次电场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相同电场一个周期中方向变化两次粒子加速的最大速度由盒的半径决定粒子最终的动能：电场加速过程中,时间极短,可忽略
（3）回旋加速器的特点
例6：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：
（1） 粒子的回转周期是多大？
（2）高频电极的周期为多大？
（3） 粒子的最大速度最大动能各是多大？
（4） 粒子在同一个D形盒中相邻两条轨道半径之比
解析:(3)根据r= ， 粒子离开加速器时的速度v= ， 粒子离开加速器时获得的动能
例7：关于回旋加速器的工作原理，下列说法正确的是（ ）
当带电粒子通过磁场区域时，由于洛伦兹力的作用，正、负离子分别向哪偏？
导体板上下两面，哪一面电势高，哪一面电势低？
根据左手定则， 正离子向上偏；负离子向下偏
上表面电势高，下表面电势低。
试推导离子流稳定时，上下两板间形成的电场的电势差是多少？
平衡状态时，所受电场力等于洛伦兹力：
试用导体板内电流I来表示上下两板间的电势差U ？
I=neSv=nedhv
导体板内电流 的微观表达式
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：
问题：带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计）
一、运动电荷在磁场中的运动规律
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。
洛伦兹力总与速度方向垂直，不改变带电粒子的速度大小，所以洛伦兹力不对带电粒子做功。
由于粒子速度的大小不变，所以洛伦兹力大小也不改变，加之洛伦兹力总与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。
匀强磁场中带电粒子运动轨迹的半径与哪些因素有关？
可见r与速度V、磁感应强度B、粒子的比荷有关
带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。
二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式
例1：一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场．粒子的一段径迹如下图所示．径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)．从图中情况可以确定（ ）
A．粒子从a到b，带正电B．粒子从a到b，带负电C．粒子从b到a，带正电D．粒子从b到a，带负电
粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力
3.当v与B成角θ时（00< θ <900） F洛=qvBsinθ 轨迹为等距螺线
1.F洛=qvB ( v⊥B） 圆周运动
2.F洛= 0 ( v∥B） 匀速运动
通过测出粒子圆周运动的半径，计算粒子的比荷或质量及分析同位素的仪器.
三、洛伦兹力与现代科技
①带电粒子注入器②加速电场（U）③速度选择器（E, B1）④偏转磁场（B2）⑤照相底片
（2）.质谱仪工作原理
例2.一个质量为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，其初速度几乎为零，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。（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
例2.一个质量为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，其初速度几乎为零，（1）求粒子进入磁场时的速率。
粒子在S1S2间做初速度为零的加速运动，电场力做功，可利用动能定理求解
例2. 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。（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力
半径不同，意味着比荷不同，意味着它们是不同的粒子
例3、如图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述不正确的是（ ）DA．质谱仪是分析同位素的重要工具B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小
例4、如图所示，有a、b、c、d四种离子，它们带等量同种电荷，质量不等，ma=mb
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期如何求解？
可见同一个粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度无关
例5、电子以 m/s 的速度沿着与磁场垂直的方向射入B = T 的匀强磁场中。求电子做匀速圆周运动的轨道半径和周期。
人类对速度的渴望从未停止过，经过前辈们的不懈研究探索，光速幸运地成为了我们世界的极限速度。但单就目前人类的科技水平，想要在宏观世界中接近或达到光速就好比是天方夜谭。不过在微观世界中，由于回旋加速器的出现，粒子已经能被加速到很高的速度。因此，回旋加速器被广泛应用于科研、医疗等诸多方面；且随着人们需求的增加，可以加速多种粒子的加速器也应运而生。
（1）回旋加速器的工作原理
（2）回旋加速器的构造
两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。
电场使粒子加速，磁场使粒子回旋。
粒子回旋的周期不随半径改变。让电场方向变化的周期与粒子回旋的周期一致，从而保证粒子始终被加速。
在磁场中做圆周运动周期不变，每一个周期加速两次电场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相同电场一个周期中方向变化两次粒子加速的最大速度由盒的半径决定粒子最终的动能：电场加速过程中,时间极短,可忽略
（3）回旋加速器的特点
例6：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：
（1） 粒子的回转周期是多大？
（2）高频电极的周期为多大？
（3） 粒子的最大速度最大动能各是多大？
（4） 粒子在同一个D形盒中相邻两条轨道半径之比
解析:(3)根据r= ， 粒子离开加速器时的速度v= ， 粒子离开加速器时获得的动能
例7：关于回旋加速器的工作原理，下列说法正确的是（ ）
当带电粒子通过磁场区域时，由于洛伦兹力的作用，正、负离子分别向哪偏？
导体板上下两面，哪一面电势高，哪一面电势低？
根据左手定则， 正离子向上偏；负离子向下偏
上表面电势高，下表面电势低。
试推导离子流稳定时，上下两板间形成的电场的电势差是多少？
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I=neSv=nedhv
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