高三物理 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí)學(xué)案

1、江蘇省昆山震川高級(jí)中學(xué)高三物理復(fù)習(xí)學(xué)案：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)目標(biāo)：1.會(huì)計(jì)算帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)受的洛倫茲力，并能判斷其方向.2.掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，確定其圓心、半徑、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)時(shí)間等問題一帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)一帶電量為-q，質(zhì)量為m ，速度為v的帶電粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，（不計(jì)重力），其半徑r和周期T為多大？若帶電粒子的速度與磁場的夾角為，則該帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如何？介紹帶電粒子在汽泡室運(yùn)動(dòng)的徑跡照片，了解物理學(xué)中研究帶電粒子運(yùn)動(dòng)的方法。二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法1圓心的確定如圖甲、乙所示，試確定兩種情況下圓弧軌道

2、的圓心，并總結(jié)此類問題的分析方法甲圖已知入射方向和出射方向已圖已知入射方向和出射點(diǎn)的位置總結(jié)兩種情況下圓心的確定分別采用以下方法：(1)已知入射方向和出射方向時(shí)， (2)已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí)， 根據(jù)以上總結(jié)的結(jié)論可以分析下面幾種常見的不同邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：直線邊界(進(jìn)出磁場具有對(duì)稱性，如圖(a)、(b)、(c)所示)平行邊界(存在臨界條件，如圖(a)、(b)、(c)所示)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示)2半徑的確定用幾何知識(shí)(勾股定理、三角函數(shù)等)求出半徑的大小3運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為T，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為時(shí)，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間表示為：tT(或

3、tT)例1：如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為-q的粒子，以初速度v0 垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為L的勻強(qiáng)磁場中，求：（1） 帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑（2） 帶電粒子離開磁場時(shí)的速度偏向角（3） 帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間（4） 帶電粒子離開磁場時(shí)偏轉(zhuǎn)的側(cè)向位移例2：如圖所示，半徑為R的圓柱形區(qū)域的橫截面在沒有磁場的情況下，帶電粒子(不計(jì)重力)以某一初速度沿截面直徑方向入射時(shí)，穿過此區(qū)域的時(shí)間為t；若該區(qū)域加沿軸線方向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，帶電粒子仍以同一初速度沿截面直徑入射，粒子飛出此區(qū)域時(shí)，速度方向偏轉(zhuǎn)了 。求：帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 a b S 例3（2004年廣東省高考題）如圖，

4、真空室內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=0.60T，磁場內(nèi)有一塊平面感光板ab，板面與磁場方向平行，在距ab的距離處，有一個(gè)點(diǎn)狀的放射源S，它向各個(gè)方向發(fā)射粒子，粒子的速度都是，已知粒子的電荷與質(zhì)量之比，現(xiàn)只考慮在圖紙平面中運(yùn)動(dòng)的粒子，求ab上被粒子打中的區(qū)域的長度。例4如圖，在一水平放置的平板MN的上方有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場方向垂直于紙面向里。許多質(zhì)量為m帶電量為+q的粒子，以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個(gè)方向，由小孔O射入磁場區(qū)域。不計(jì)重力，不計(jì)粒子間的相互影響。下列圖中陰影部分表示帶電粒子可能經(jīng)過的區(qū)域，其中。哪個(gè)圖是正確的？（ ）鞏固練習(xí)1帶電

5、荷量為q的粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)，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，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(yùn)動(dòng)方向垂直D粒子在只受到洛倫茲力作用下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、速度均不變2、如圖所示，一帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)在固定的正的點(diǎn)電荷作用下繞該正電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期為T0，軌道平面位于紙面內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的速度方向如圖中箭頭所示?，F(xiàn)加一垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場，已知軌道半徑并不因此而改變，則+vA若磁場方向指向紙里，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于T0B若磁場方向指向紙里，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于T0C若磁場方向指向紙外，質(zhì)

6、點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于T0D若磁場方向指向紙外，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于T03如圖20所示，質(zhì)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(diǎn)垂直于磁感線和磁場邊界向上射入勻強(qiáng)磁場，在洛倫茲力作用下分別從M、N兩點(diǎn)射出磁場，測得OMON34，則下列說法中錯(cuò)誤的是 ()A兩次帶電粒子在磁場中經(jīng)歷的時(shí)間之比為34 B兩次帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)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434.空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，圖8中的正方形為其邊界一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點(diǎn)入射這兩種粒子帶同種電荷，它

7、們的電荷量、質(zhì)量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子不計(jì)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(yùn)動(dòng)時(shí)間一定不同B入射速度相同的粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同C在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的粒子，其運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同D在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長的粒子，其軌跡所對(duì)的圓心角一定越大5.如圖所示，在x軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處以速度v進(jìn)入磁場，粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度方向垂直于磁場且與x軸正方向成120角，若粒子穿過y軸正半軸后在磁場中到x軸的最大距離為a，則該粒子的比荷和所帶電荷的正負(fù)是()A.，正電荷 B.，正電荷C.，負(fù)電荷 D

8、.，負(fù)電荷6質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子(忽略重力)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，形成空間環(huán)形電流已知粒子的運(yùn)行速率為v、半徑為R、周期為T，環(huán)形電流的強(qiáng)度為I.則下面說法中正確的是 ()A該帶電粒子的比荷為B在時(shí)間t內(nèi)，粒子轉(zhuǎn)過的圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為C當(dāng)速率v增大時(shí)，環(huán)形電流的強(qiáng)度I保持不變D當(dāng)速率v增大時(shí)，運(yùn)動(dòng)周期T變小7如圖8221所示，在一矩形區(qū)域內(nèi)，不加磁場時(shí)，不計(jì)重力的帶電粒子以某一初速度垂直左邊界射入，穿過此區(qū)域的時(shí)間為t.若加上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B水平向外的勻強(qiáng)磁場，帶電粒子仍以原來的初速度入射，粒子飛出時(shí)偏離原方向60，利用以上數(shù)據(jù)可求出下列物理量中的()A帶電粒子的比

9、荷 B帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期C帶電粒子的初速度 D帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑8、如圖所示，一個(gè)帶負(fù)電的粒子以速度v由坐標(biāo)原點(diǎn)射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，速度方向與x軸、y軸均成45。已知該粒子電量為-q，質(zhì)量為m，則該粒子通過x軸和y軸的坐標(biāo)分別是多少？9如圖所示，在真空中半徑r3.0102 m的圓形區(qū)域內(nèi)，有磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T，方向如圖的勻強(qiáng)磁場，一批帶正電的粒子以初速度v01.0106 m/s，從磁場邊界上直徑ab的一端a沿著各個(gè)方向射入磁場，且初速度方向與磁場方向都垂直，該粒子的比荷為q/m1.0108 C/kg，不計(jì)粒子重力求：(1)粒子的軌跡半徑；(2)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間；(3)若射入磁場的速度改為v03.0105 m/s，其他條件不變，試用斜線畫出該批粒子在磁場中可能出現(xiàn)的區(qū)域(sin 370.6，cos 370.8)10，.如圖所示，在屏