1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦带电粒子在匀强磁场中的运动，涵盖垂直进入时的匀速圆周运动（半径、周期公式）、夹角进入时的螺旋运动等核心内容，通过洛伦兹力演示仪实验操作引入，以“实验现象-理论推导-公式应用”为支架串联知识脉络。 其亮点是实验探究与理论分析深度融合，如用演示仪观察r与v、B关系推导半径公式，体现科学探究与科学思维；课堂小练结合径迹问题分析，强化物理观念。采用“实验-理论-应用”教学法，助力学生提升探究与推理能力，教师可高效开展教学。

磁 子 场 粒 动 运 带电粒子在匀强磁场中的运动 1 01垂直进入匀强磁场的带电粒子 2 V - F洛                 V - F洛 V - F洛 V - F洛 01 垂直进入匀强磁场的带电粒子 励磁线圈 玻璃泡 电子 枪 02 加速电压 励磁电流 结构 工作原理 洛伦兹力演示仪 4 实验探究 洛伦兹力演示仪观察电子在磁场中的运动 实验操作 现象 轨迹特点 不加磁场时 给励磁线圈通电产生磁场后 V⊥B 无磁场 有磁场 电子束的径迹是直线 电子束的径迹是圆 向心力的来源？ 带电粒子做匀速圆周运动吗？ 有磁场 理论分析 洛伦兹力提供向心力 前提条件：带电粒子垂直进入匀强磁场，不计重力 洛伦兹力始终与速度方向垂直，洛伦兹力不做功，粒子的速度大小不发生改变 01 02 02半径公式 7 洛伦兹力演示仪观察r与速度V、r与磁感应强度B的关系 实验操作 现象 轨迹特点 保持磁场不变，增大加速电压从而增大电子束射出的速度 V⊥B 保持电子速度不变，增大激磁电流从而增大磁感应强度 V⊥B 增加速度 增大磁感应强度 电子速度越大，轨迹半径越大 磁感应强度越大，轨道半径越小 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 C 课堂小练 小试牛刀 如图所示，水平导线中有稳恒电流通过，导线正下方电子初速度方向与电流方向相同，其后电子将 ( )  (A)沿a运动，轨迹为圆； (B)沿a运动，曲率半径越来越小； (C)沿a运动，曲率半径越来越大； (D)沿b运动，曲率半径越来越小. b v a I C 课堂小练 小试牛刀 氕 11H、氘21H、氚31H以相同的速度，垂直进入足够大的匀强磁场中，它们的轨道半径r1、r2、r3的关系 ( ) (A)r1＝r2＝r3 (B)r1＜r2＜r3 (C)r1＞r2＞r3 (D)无法确定 B 课堂小练 小试牛刀 质谱仪：利用磁场对带电粒子的偏转，由带电粒子的电荷量，轨道半径确定其质量的仪器，叫做质谱仪． 构造： ①带电粒子注入器 ②加速电场（U） ③偏转磁场（B） ④照相底片 质谱仪 ① ② ③ ④ 一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器A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0，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 质谱仪 质谱仪计算粒子的比荷 质谱仪计算粒子的质量，分析同位素 - e 2v . . . . . . . . . . . . . . . . B 讨论：匀强磁场中，有两个电子分别以速率v和2v沿垂直于磁场方向运动，哪个电子先回到原来的出发点？ v - e 03周期公式 17 氕 11H、21氘、31氚核经同一电压U加速，垂直进入足够大的匀强磁场中，它们的轨道半径r1、r2、r3的关系和周期T1、T2、T3的关系是 ( ) (A)r1＝r2＝r3;T1=T2=T3 (B)r1＜r2＜r3 ;T1<T2<T3 (C)r1＞r2＞r3;T1>T2>T3 (D)r1＜r2＜r3;T1=T2=T3 B 课堂小练 小试牛刀 判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）的运动： 匀速直线运动 F=0 带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计） 粒子运动方向与磁场有一夹角 轨迹为螺旋线 即学即用 格雷塞尔气泡室显示带电粒子在匀强磁场中的运动径迹 思考一：不同粒子的轨迹半径为什么不同？ 思考二：同一轨迹上曲率半径为什么会越来越小 呈螺旋状？ 带电粒子在无界匀强磁场中的运动 F洛=0 匀速直线运动 F洛=Bqv 匀速圆周运动 F洛=Bqv⊥ 等距螺旋 V//B V⊥B v与B成θ角 在只有洛仑兹力的作用下 $