新教材2023-2024學(xué)年高中物理第1章安培力與洛倫茲力分層作業(yè)4帶電粒子在勻強磁場中的運動課件新人教版選擇性必修第二冊

第一章分層作業(yè)4帶電粒子在勻強磁場中的運動1234567891011A級必備知識基礎(chǔ)練1.

如圖所示,MN為鋁質(zhì)薄平板,鋁板上方和下方分別有垂直于紙面的勻強磁場(未畫出)。一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的P點垂直于鋁板向上射出,從Q點穿越鋁板后到達(dá)PQ的中點O。已知粒子穿越鋁板時,其動能損失一半,速度方向和電荷量不變。不計重力。鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強度大小之比為(

)D123456789101112345678910112.(多選)兩個粒子A和B帶有等量的同種電荷,粒子A和B以垂直于磁場的方向射入同一勻強磁場,不計重力,則下列說法正確的是(

)A.如果兩粒子的速度vA=vB,則兩粒子在該勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑RA=RBB.如果兩粒子的動能EkA=EkB,則兩粒子在該勻強磁場中做勻速圓周運動的周期TA=TBC.如果兩粒子的質(zhì)量mA=mB,則兩粒子在該勻強磁場中做勻速圓周運動的周期TA=TBD.如果兩粒子的質(zhì)量與速度的乘積mAvA=mBvB,則兩粒子在該勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑RA=RBCD1234567891011又粒子電荷量相等且在同一磁場中,所以q、B相等,r與m、v有關(guān),T只與m有關(guān),所以A、B錯誤,C、D正確。12345678910113.

質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子M和N,以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強磁場并最終打在金屬板上,運動的半圓軌跡如圖中虛線所示,不計重力,下列表述正確的是(

)A.M帶負(fù)電,N帶正電B.M的速率小于N的速率C.洛倫茲力對M、N做正功D.M的運動時間大于N的運動時間A解析

根據(jù)左手定則可知N帶正電,M帶負(fù)電,A正確;因r=,而M的軌跡半徑大于N的軌跡半徑,所以M的速率大于N的速率,B錯誤;洛倫茲力不做功,C錯誤;M和N的運動時間都為t=,D錯誤。12345678910114.氕、氘、氚的電荷數(shù)相同,質(zhì)量之比為1∶2∶3,它們由靜止經(jīng)過相同的加速電壓加速,之后垂直進(jìn)入同一勻強磁場,不計重力和它們間的相互作用,則(

)A.運動半徑之比為

∶1B.運動半徑之比為3∶2∶1C.運動周期之比為1∶2∶3D.運動周期之比為3∶2∶1C123456789101112345678910115.(多選)如圖所示,在邊界PQ上方有垂直紙面向里的勻強磁場,一對正、負(fù)電子同時從邊界上的O點沿與PQ成θ=30°角的方向以相同的速度v射入磁場中,則關(guān)于正、負(fù)電子,下列說法正確的是(

)A.在磁場中的運動時間相同B.在磁場中運動的軌道半徑相同C.出邊界時兩者的速度相同D.出邊界點到O點的距離相等BCD1234567891011解析

根據(jù)正、負(fù)電子的受力情況可知,正電子做圓心角為300°的圓周運動,負(fù)電子做圓心角為60°的圓周運動,如圖所示。正、負(fù)電子在做圓周運動時的周期是相等的,故它們在磁場中運動的時間不相同,A錯誤;根據(jù)R=可知,它們在磁場中運動的軌道半徑相同,B正確;正、負(fù)電子出邊界時都是以原來的速度大小,且與水平方向成30°角的方向斜向右下方射出的,故兩者的速度相同,C正確;出邊界的位置到O點的距離是相等的,故D正確。12345678910116.(2023湖北武昌高二月考)如圖所示,正六邊形abcdef區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場。一帶正電的粒子從f點沿fd方向以不同大小的速度射入磁場區(qū)域,當(dāng)速度大小為vb時,從b點離開磁場,在磁場中運動的時間為tb;當(dāng)速度大小為vc時,從c點離開磁場,在磁場中運動的時間為tc。不計粒子重力,則(

)A.vb∶vc=1∶2,tb∶tc=2∶1B.vb∶vc=2∶1,tb∶tc=1∶2C.vb∶vc=2∶1,tb∶tc=2∶1D.vb∶vc=1∶2,tb∶tc=1∶2A1234567891011解析

設(shè)正六邊形邊長為l,若粒子從b點離開磁場,可知運動的半徑r1=l,圓心角θ1=120°;若粒子從c點離開磁場,可知運動的半徑r2=2l,圓心角θ2=60°。12345678910117.(2023湖北武漢第十一中學(xué)高二期中)如圖所示,直線MN上方為磁感應(yīng)強度為B的足夠大的勻強磁場,一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從O點以方向與MN成30°角的速度v射入磁場中,求:(1)電子從磁場中射出時距O點的距離;(2)電子在磁場中運動的時間。1234567891011解析

設(shè)電子在勻強磁場中運動的半徑為R,射出時與O點距離為d,運動軌跡如圖所示1234567891011B級關(guān)鍵能力提升練8.如圖所示,在坐標(biāo)系的第一和第二象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強度大小分別為

B和B、方向均垂直于紙面向外的勻強磁場。一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子垂直于x軸射入第二象限,隨后垂直于y軸進(jìn)入第一象限,最后經(jīng)過x軸離開第一象限。粒子在磁場中運動的時間為(

)B123456789101112345678910119.

如圖所示,虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強磁場,P為磁場邊界上的一點。大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過P點,在紙面內(nèi)沿不同方向射入磁場。若粒子射入速率為v1,這些粒子在磁場邊界的出射點分布在六分之一圓周上;若粒子射入速率為v2,相應(yīng)的出射點分布在三分之一圓周上。不計重力及帶電粒子之間的相互作用,則v2∶v1為(

)C1234567891011解析

相同的帶電粒子垂直勻強磁場入射,均做勻速圓周運動,設(shè)粒子均向上偏轉(zhuǎn)(均向上或均向下偏轉(zhuǎn)不影響最終結(jié)果)。粒子以v1入射時,一端點為入射點P,對應(yīng)圓心角為60°(六分之一圓周)的弦PP'必為垂直該弦入射粒子運動軌跡的直徑2r1,如圖甲所示,設(shè)圓形區(qū)域的半徑為R,由幾何關(guān)系知123456789101110.

如圖所示,空間存在方向垂直于紙面(xOy平面)向里的磁場。在x≥0區(qū)域,磁感應(yīng)強度的大小為B0;在x<0區(qū)域,磁感應(yīng)強度的大小為λB0(常數(shù)λ>1)。一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的帶電粒子(不計重力)以速度v0從坐標(biāo)原點O沿x軸正方向射入磁場,此時開始計時,當(dāng)粒子的速度方向再次沿x軸正方向時,求:(1)粒子運動的時間;(2)粒子與O點間的距離。1234567891011解析

(1)在勻強磁場中,帶電粒子做勻速圓周運動。設(shè)在x≥0區(qū)域,圓周運動軌跡半徑為R1;在x<0區(qū)域,圓周運動軌跡半徑為R2。由洛倫茲力公式及牛頓運動定律得1234567891011123456789101111.

在如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xOy中,有一個圓形區(qū)域的勻強磁場(圖中未畫出),磁場方向垂直于xOy平面,O點為該圓形區(qū)域邊界上的一點?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子(不計重