磁場對運動電荷的作用導學案

1、路井中學 2014 級 物理 （學科）導學案 教師寄語：學問是苦根上長出的甜果。設計人 ：李俊寧 備課組審核： 領導審核：時 間： 班 組： 學生姓名： 期 數(shù)： -總序號-第四章 磁場第二講 磁場對運動電荷的作用【學習目標】：1會用左手定則判斷洛倫茲力方向，計算洛倫茲力的大小。2會分析帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動，進行有關計算?！菊n前準備區(qū)】 知識梳理 回扣教材問題導讀評價單【自主學習】考點一洛倫茲力的大小和方向1洛倫茲力是磁場對_的作用力通電導線所受到的安培力實際上是作用在運動電荷上的洛倫茲力的 。2大小：f (為B與v之間的夾角)。當0°，即vB時，f ；當90°，

2、即vB時f 。靜止電荷 洛倫茲力作用3方向：由 判定伸開_手，讓磁感線_穿入手心，四指指向_的方向，拇指所指的方向為_電荷_ 方向，如果為負電荷，則所受洛倫茲力的方向與拇指指向_ 。4洛倫茲力作用效果特點：由于f垂直于_決定的平面，即f始終與速度方向垂直，因此洛倫茲力總是_功。它只能改變運動電荷的速度_，不能改變運動電荷的速度_ ?？键c二帶電粒子在勻強磁場中的運動(不計其他作用)1若vB，帶電粒子不受洛倫茲力，在勻強磁場中做_運動2若vB，帶電粒子僅受洛倫茲力作用，在垂直于磁感線的平面內以入射速度v做_運動(1) 向心力由洛倫茲力提供：qvB_；(2) 軌道半徑公式：R_；2R(3) 周期：T

3、v_(周期T與速度v、軌道半徑R無關)；1(4) 頻率：fT_；2(5) 角速度：T_考點三帶電粒子在勻強磁場中運動的應用1質譜儀(1)構造：如圖2所示，由粒子源、_、_和照相底片等構成圖2模塊 選修3-1 1 圖3路井中學 2014 級 物理 （學科）導學案 教師寄語：學問是苦根上長出的甜果。(2)原理：粒子由靜止被加速電場加速，根據(jù)動能定理可得關系式qU_.粒子在磁場中受洛倫茲力作用而偏轉，做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律得關系式qvB_.由兩式可得出q需要研究的物理量，如粒子軌道半徑、粒子質量、比荷r_，m_. m2回旋加速器(1)構造：如圖3所示，D1、D2是半圓形金屬盒，D形盒的縫隙

4、處接_電源D形盒處于勻強磁場中(2)原理：交流電的周期和粒子做圓周運動的周期_，粒子在圓周運動的過程中一次一次地經過D形mv2盒縫隙，兩盒間的電勢差一次一次地反向，粒子就會被一次一次地加速由qvB，Ekm _，r可見粒子獲得的最大動能由_和D形盒_決定，與加速電壓_【課后練習區(qū)】 精題精練 感悟提高考點一對應練習：1.如圖所示的各圖中，勻強磁場的磁感應強度均為B，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q.試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并指出洛倫茲力的方向2帶電荷量為q的粒子在勻強磁場中運動，下列說法中正確的是( )A只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B如果把q改為q，且速度反向，大小不變

5、，則洛倫茲力的大小、方向均不變C洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運動方向垂直D粒子在只受到洛倫茲力作用下運動的動能、速度均不變3帶電質點在勻強磁場中運動，某時刻速度方向如圖所示，所受的重力和洛倫茲力的合力恰好與速度方向相反，不計阻力，則在此后的一小段時間內，帶電質點將( )A可能做直線運動 B可能做勻減速運動C一定做曲線運動 D可能做勻速圓周運動4.初速為v0的電子，沿平行于通電長直導線的方向射出，直導線中電流方向與電子的初始運動方向如右圖所示，則( )A電子將向右偏轉，速率不變 B電子將向左偏轉，速率改變C電子將向左偏轉，速率不變 D電子將向右偏轉，速率改變考點二對應練

6、習：1.質子（p）和粒子以相同的速率在同一勻強磁場中作勻速圓周運動，軌道半徑分別 為 Rp 和 R ，周期分別為 Tp和 T ，則下列選項正確的是 （ ）AR ：Rp2 ：1 ；T ：Tp2 ：1 BR ：Rp1：1 ；T ：Tp1 ：1CR ：Rp1 ：1 ；T ：Tp2 ：1 DR ：Rp2：1 ；T ：Tp1 ：1模塊 選修3-1 2路井中學 2014 級 物理 （學科）導學案 教師寄語：學問是苦根上長出的甜果。2兩個電荷量相等的帶電粒子，在同一勻強磁場中只受洛倫茲力作用而做勻速圓周運動下列說法 正確的是( )A若它們的運動周期相等，則它們的質量相等 B若它們的運動周期相等，則它們的速度

7、大小相等C若它們的軌跡半徑相等，則它們的質量相等 D若它們的軌跡半徑相等，則它們的速度大小相等3. 如圖所示，在兩個不同的勻強磁場中，磁感強度關系為B12B2，當不計重力的帶電粒子從B1磁場區(qū)域運動到B2磁場區(qū)域時(在運動過程中粒子的速度始終與磁場垂直)，則粒子的( )A速率將加倍 B軌道半徑將加倍C周期將加倍 D做圓周運動的角速度將加倍4如圖所示，平面直角坐標系的第象限內有一勻強磁場垂直于紙面向里，磁感應強度為B.一質量為m、電荷量為q的粒子以速度v從O點沿著與y軸夾角為30°的方向進入磁場，運動到A點時速度方向與x軸的正方向相同，不計粒子的重力，則( )mvA該粒子帶正電 BA點

8、與x軸的距離為2qBmC粒子由O到A經歷時間t D運動過程中粒子的速度不變 3qB5質量為m、帶電荷量為q的粒子(忽略重力)在磁感應強度為B的勻強磁場中做勻速圓周運動，形成空間環(huán)形電流已知粒子的運行速率為v、半徑為R、周期為T，環(huán)形電流的強度為I。則下面說法中正確的是 ( )qBRqBtA B在時間t內，粒子轉過的圓弧對應的圓心角為mvmC當速率v增大時，環(huán)形電流的強度I保持不變 D當速率v增大時，運動周期T變小 考點三對應練習：1如右圖，水平放置的平行金屬板a、b帶有等量異種電荷，a板帶正電，兩板間有垂直于紙面向里的勻強磁場，若一個帶正電的液滴在兩板間做直線運動，其運動方向是：( )A沿豎直

9、方向向下 B沿豎直方向向上C沿水平方向向左 D沿水平方向向右 ba B2.一質子以速度V穿過互相垂直的電場和磁場區(qū)域而沒有發(fā)生偏轉，則（ ）A若電子以相同速度V射入該區(qū)域，將會發(fā)生偏轉B無論何種帶電粒子，只要以相同速度射入都不會發(fā)生偏轉C若質子的速度V'<V，它將向下偏轉而做類似平拋運動D若質子的速度V'>V，它將向上偏轉，其運動軌跡既不是圓弧也不是拋物線3. 如右圖，氕、氘、氚核以相同的動能射入速度選擇器，結果氘核沿直線運動，則 ( )A偏向正極板的是氕核 B偏向正極板的是氚核C射出時動能最大的是氕核 D射出時動能最大的是氚核4.關于回旋加速器加速帶電粒子所獲得的

10、能量，下列結論中正確的是 ( )A與加速器的半徑有關，半徑越大，能量越大B與加速器的磁場有關，磁場越強，能量越大C與加速器的電場有關，電場越強，能量越大D與帶電粒子的質量和電荷量均有關，質量和電荷量越大，能量越大模塊 選修3-1 3路井中學 2014 級 物理 （學科）導學案 教師寄語：學問是苦根上長出的甜果。4如圖帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器。速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有強度為B0的勻強磁場。下列表述不正確的是（ ）A質譜儀是分析同位素的重要工具B速度選擇器中的磁場方向垂直紙面

11、向外C能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/BD粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質比越小5如圖，一束質量、速度和電量不同的正離子垂直地射入勻強磁場和勻強電場正交的區(qū)域里，結果發(fā)現(xiàn)有些離子保持原來的運動方向，未發(fā)生任何偏轉如果讓這些不偏轉離子進入另一勻強磁場中，發(fā)現(xiàn)這些離子又分裂成幾束，對這些進入后一磁場的離子，可得出結論 ( )A它們的動能一定各不相同B它們的電量一定各不相同C它們的質量一定各不相同D它們的電量與質量之比一定各不相同6.用同一回旋加速器分別對質子和氚核加速后（ ）A質子獲得的動能大于氚核獲得的動能 B質子獲得的動能等于氚核獲得的動能C質子獲得的動能小于氚核獲得的動能 D

12、質子獲得的動量等于氚核獲得的動量7如果用同一回旋加速器分別加速氚核和a粒子，比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲得的最大動能的大小，可知 ( )A加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動能較小B加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動能也較大C加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動能也較小D加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動能較大【課堂探究區(qū)】 題型歸類 突破考點題型一：帶電粒子在勻強磁場中的運動1帶電粒子在勻強磁場中的運動是各省市每年高考必考內容之一一般以計算題的形式出現(xiàn)，可以與其他知識相綜合，難度中等以上，分值較高，以考查學生的形象思維和邏輯推理能力為主2分

13、析方法：找圓心、求半徑、確定轉過的圓心角的大小是解決這類問題的前提，確定軌道半徑和給定的幾何量之間的關系是解題的基礎，有時需要建立運動時間t和轉過的圓心角之間的關系作為輔助 總結：帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的程序解題法三步法(1)畫軌跡：即確定圓心，用幾何方法求半徑并畫出軌跡(2)找聯(lián)系：軌道半徑與磁感應強度、運動速度相聯(lián)系，偏轉角度與圓心角、運動時間相聯(lián)系，在磁場中運動的時間與周期相聯(lián)系(3)用規(guī)律：即牛頓第二定律和圓周運動的規(guī)律，特別是周期公式、半徑公式1.如圖1所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內，有勻強磁場，磁感應強度為B，方向垂直于圓平面(未畫出)一q群比荷為的負離子體以相同速率v0(較

14、大)，由P點在紙平面內向不同方向射入磁場中發(fā)生偏轉后，又m飛出磁場，則下列說法正確的是(不計重力)()模塊 選修3-1 4路井中學 2014 級 物理 （學科）導學案 教師寄語：學問是苦根上長出的甜果。A離子飛出磁場時的動能一定相等 B離子在磁場中運動半徑一定相等C由Q點飛出的離子在磁場中運動的時間最長 D沿PQ方向射入的離子飛出時偏轉角最大圖1 圖2 圖3 圖42如圖2所示，在一勻強磁場中有三個帶電粒子，其中1和2為質子，3為粒子的徑跡它們在同一平面內沿逆時針方向做勻速圓周運動，三者軌道半徑r1>r2>r3并相切于P點，設T、v、a、t分別表示它們做圓周運動的周期、線速度、向心加

15、速度以及各自從經過P點算起到第一次通過圖中虛線MN所經歷的時間，則( )AT1T2<T3 Bv1v2>v3 Ca1>a2>a3 Dt1<t2<t33如圖3所示，在x軸上方存在垂直紙面向里的磁感應強度為B的勻強磁場，x軸下方存在垂直紙面B向外的磁感應強度為的勻強磁場一帶負電的粒子從原點O以與x軸成30°角斜向上射入磁場，且在2上方運動半徑為R.則( )A粒子經偏轉一定能回到原點O B粒子在x軸上方和下方兩磁場中運動的半徑之比為212mC粒子完成一次周期性運動的時間為 D粒子第二次射入x軸上方磁場時，沿x軸前進3R 3qB4.如圖4是三個從O點同時發(fā)出

16、的正、負電子的運動軌跡，勻強磁場方向垂直紙面向里，可以判定( )Aa、b是正電子，c是負電子，a、b、c同時回到O點Ba、b是負電子，c是正電子，a首先回到O點Ca、b是負電子，c是正電子，b首先回到O點Da、b是負電子，c是正電子，a、b、c同時回到O點題型二：帶電粒子在有界勻強磁場中的運動(1)直線邊界(進出磁場具有對稱性，如下圖) (2)平行邊界(存在臨界條件，如下圖)(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如下圖)模塊 選修3-1 5路井中學 2014 級 物理 （學科）導學案 教師寄語：學問是苦根上長出的甜果。1如圖所示，在x軸上方的空間存在著垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度的大

17、小為B.許多相同的離子，以相同的速率v，由O點沿紙面向各個方向(y>0)射入磁場區(qū)域不計離子所受重力，不計離子間的相互影響圖中曲線表示離子運動的區(qū)域邊界，其中邊界與y軸交點為M，邊界與x軸交點為N，且OMONL.由此可判斷( )A這些離子是帶負電的 B這些離子運動的軌道半徑為LqvC D當離子沿y軸正方向射入磁場時會經過N點mLB第1題圖 第2題圖 第3題圖2如圖所示，在x>0、y>0的空間有恒定的勻強磁場，磁感應強度的方向垂直于xOy平面向里，大小為B，現(xiàn)有四個質量及電荷量均相同的帶電粒子，由x軸上的P點以不同的初速度平行于y軸射入此磁場，其出射方向如圖所示，不計重力的影響

18、，則( )A初速度最大的粒子是沿方向射出的粒子 B初速度最大的粒子是沿方向射出的粒子C在磁場中運動時間最長的是沿方向射出的粒子D在磁場中運動時間最長的是沿方向射出的粒子3.如右圖所示為圓柱形區(qū)域的橫截面，在該區(qū)域加沿圓柱軸線方向的勻強磁場帶電粒子(不計重力)第一次以速度v1沿截面直徑入射，粒子飛入磁場區(qū)域時，速度方向偏轉60°角；該帶電粒子第二次以速度v2從同一點沿同一方向入射，粒子飛出磁場區(qū)域時，速度方向偏轉90°角則帶電粒子第一次和第二次在磁場中運動的( )A31 B速度之比為13 C時間之比為23 D時間之比為324.空間存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場，中的正方形為

19、其邊界一細束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點入射這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子不計重力下列說法正確的是( )A入射速度不同的粒子在磁場中的運動時間一定不同B入射速度相同的粒子在磁場中的運動軌跡一定相同C在磁場中運動時間相同的粒子，其運動軌跡一定相同D在磁場中運動時間越長的粒子，其軌跡所對的圓心角一定越大5如圖所示，質量為m，電荷量為q的帶電粒子，以不同的初速度兩次從O點垂直于磁感線和磁場邊界向上射入勻強磁場，在洛倫茲力作用下分別從M、N兩點射出磁場，測得OMON34，則下列說法中錯誤的是 ( )A兩次帶電粒子在磁場中經歷的時間

20、之比為34B兩次帶電粒子在磁場中運動的路程長度之比為34C兩次帶電粒子在磁場中所受的洛倫茲力大小之比為34D兩次帶電粒子在磁場中所受的洛倫茲力大小之比為43模塊 選修3-1 6路井中學 2014 級 物理 （學科）導學案 教師寄語：學問是苦根上長出的甜果。6如圖所示，在圓形區(qū)域內，存在垂直紙面向外的勻強磁場，ab是圓的一條直徑一帶電粒子從a點射入磁場，速度大小為2v，方向與ab成30°時恰好從b點飛出磁場，粒子在磁場中運動的時間為t；若僅將速度大小改為v，則粒子在磁場中運動的時間為(不計帶電粒子所受重力) ( )31A3t B.t C.t D2t 227.如圖所示，在y0的區(qū)域內存在

21、勻強磁場，磁場方向垂直于xy平面并指向紙里，磁感應強度為B.一帶負電的粒子（質量為m、電荷量為q）以速度v0從O點射入磁場，入射方向在xy平面內，與x軸正向的夾角為.求：（1）該粒子射出磁場的位置；（2）該粒子在磁場中運動的時間.（粒子所受重力不計）8.如圖甲所示，在半徑為r的圓形區(qū)域內有一勻強磁場，其磁感應強度為B，方向垂直紙面向里.電荷量為q、質量為m的帶正電的粒子(不計重力)從磁場邊緣A點沿圓的半徑AO方向射入磁場，離開磁場時速度方向偏轉了60°角.(1)求粒子做圓周運動的半徑.(2)求粒子的入射速度.(3)若保持粒子的速率不變，從A點入射時速度的方向沿順時針轉過60°角，則粒子在磁場中運動的時間為多少？題型三：帶點粒子在洛倫茲力作用下運動的多解問題1. 在光滑絕緣水平面上，一輕繩拉著一個帶電小球繞豎直方向的