2022年带电粒子在磁场中的运动教案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案带电粒子在磁场中的运动1.一带电质点在匀称磁场中做匀速圆周运动,现给定了磁场的磁感应强度、带电质点的质量和电荷量 .如用 v 表示带电质点运动的速率,R 表示其轨道半径,就带电质点运动的周期 B A.与 v 有关,与 R 有关 B.与 v 无关,与 R 无关C.与 v 有关,与 R 无关 D.与 v 无关,与 R 有关2.以下说法正确选项 D A.通电导线在某处所受安培力为零,那么该处的磁感应强度必定为零B.如长为 L、电流为 I 的导线在某处受到的安培力为F,就该处的磁感应强度必为FILC.假如将一段通电导线放入某处,测得该

2、处的磁感应强度为 D.以上说法均不正确3.关于磁感应强度,以下说法正确选项ABC A.磁感应强度表示磁场的强弱 B.磁感线密的地方,磁感应强度大 C.空间某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向 D.磁感应强度的方向就是通电导线在磁场中的受力方向B,如撤去该导线,该处的磁感应强度为零4、.如下列图,在匀强磁场中,磁感应强度 B1=2B 2,当不计重力的带电粒子从 B1 磁场区域运动到 B2 磁场区域时,粒子的 B A.速率将加倍 B.轨迹半径将加倍C.周期将不变 D.做圆周运动的角速度将加倍E5、如下列图是粒子速度挑选器的原理图,假如粒子所具有的速率 v ,那么 C BA.带正电粒子必需沿 b

3、a 方向从右侧进入场区,才能直线通过B.带负电粒子必需沿 ba 方向从右侧进入场区,才能直线通过C.不论粒子电性如何,沿 ab 方向从左侧进入场区,都能直线通过D.不论粒子电性如何,沿 ba 方向从右侧进入场区,都能直线通过6、如下列图,正方形容器处在匀强磁场中,一束电子从孔 a 垂直于磁场沿 ab 方向射入容器中,其中一部分从c 孔射出,一部分从 d 孔射出,容器处在真空中 .以下说法正确选项 ABD A.从两孔射出的电子速率之比为 vcvd =21 B.从两孔射出的电子在容器中运动所用时间之比 tc td=12 C.从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为 acad= 2 1 D.

4、两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为 acad=2 1 解析： 设正方形容器的边长为 l,从 c 端射出的电子圆周半径 rc=l,从 d 射出的电子的圆周半径 r d= l,由 r mv得 v c r c 2,A 正确 .从 c 射出的电子运动的时间 tc= 1 T = m/2Bq,从 d 射出的电子2 qB v d r d 1 4运动的时间 ta= 1T = m/qB, t c 1,B 正确 .粒子的加速度 a F Bvq,所以 a c v c 2,C 错, D 正确 . 2 t d 2 m m a d v d 17、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

5、如下列图,径迹上的每一小段都可近名师归纳总结 第 1 页,共 5 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案似看成圆弧 .由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量逐步减小 带电荷量不变 ,从图中情形可以确定 C 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,带负电解析： 垂直于磁场方向射入匀强磁场的带电粒子受洛伦兹力作用,使粒子做匀速圆周运动,半径 R=mv/qB, 由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量减小,磁感应强度 B 与带电荷量不变,又据 Ek 1 mv 2知

6、 v 在减小,故 R 减小,可判知粒子从 b 向2a 运动 .另据左手定就,可判定粒子带负电,故 C 选项正确 . 8、如下列图,条形磁铁放在水平桌面上,它的上方有一与磁铁垂直的长直通电导线,正缓慢地水平自左向右移动,不考虑切割磁感线效应,直导线中通以垂直纸面对外的电流 .就磁铁受桌面的摩擦力作用为 A A.先减小后增大 B.先增大后减小 C.始终增大 D.始终减小9、如下列图,接通开关 S 的瞬时,用丝线悬挂于一点可自由转动的通电直导线 AB 将D A.A 端向上, B 端向下,悬线张力不变 C.A 端向纸外, B 端向纸内,悬线张力变小B.A 端向下, B 端向上,悬线张力不变 D.A 端

7、向纸内, B 端向纸外,悬线张力变大10、长为 L 的水平极板间,有垂直纸面对里的匀强磁场,如右图所示,磁感应强度为 B,板间距离也为 L,板不带电 .现有质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子 不计重力 ,从左边极板间中点处垂直于磁感线以速度 v 水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,可采纳的方法是 AB BqL 5 BqLA.使粒子的速度 v B.使粒子的速度 v4 m 4 mC.使粒子的速度 v BqLD.使粒子的速度 BqL v 5 BqL4 m 4 m 4 m解析： 由于粒子带正电,由左手定就知,粒子在洛伦兹力作用下应向上偏,当速度较小时,粒子将从板的左方射出,当速度较大时,粒子将从板

8、的右方射出,临界的情形为向左射出时轨迹与上板相切,从右侧射出时由上极板边缘射出,它们的运动轨迹如上图所示.因此当粒子从左侧射出时,粒子运动的最大半径为RL4由牛顿其次定律和洛伦兹力公式知qvB=2 m v,故Rmv1qBL.所以当粒子速度vqBL时不会打到板RqB所以由 两式得v,这是粒子能从左侧射出的最大速度4m4m上 . 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编优秀教案qBL时,粒子也不会打到当粒子由板右侧射出时,其最小半径设为R由几何关系得R2=L2+R -L2 2所以 R = L 54Rmv2qB由式得粒子

9、从极板间右端射出的最小速度v25qBL,因此当粒子速度v54m4 m极板上,所以欲使粒子不打在极板上,可采纳的方法是A 和 B. 11、如右图所示, 带电液滴从h 高处落下, 进入一个匀强电场和匀强磁场相互垂直的区域,磁场方向垂直纸面,电场强度为E,磁感应强度为B.已知液滴在此区域中做匀速圆周运RmvE2 h. 动,就圆周的半径R=_ _. 解析： 带电液滴进入场区的速度设为v,依据机械能守恒有mgh=1mv2,解得v2 gh,2又液体在场区内做匀速圆周运动,说明 mg=Eq,向心力由洛伦兹力供应,就 qvB=mv2/R,所以qBBg12、带电粒子以初速度v 0从 a 点进入匀强磁场,如图,运

10、动中经过b 点, Oa=Ob.如撤去磁场加一个与y 轴平行的匀强电场,仍以v0 从 a 点进入电场,粒子仍能通过b 点.那么电场强度 E 与磁感应强度B 之比 E/B 为_2v 0_. 解析： 设 Oa=Ob=d,由于带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,所以圆周半径正好等于d,即rm vd,得到 B=mv/qd; 假如换成匀强电场,水平方向v 0做匀速直线运动,竖直y 轴负方向做匀加速运E内阻不计 的电源 .现有qB动,即d1Eqd2,得到E22 mv,所以 E/B=2v 0. 2mvqd13、如下列图,一根长为L、质量为m 的导线 AB ,用软导线悬挂在方向水平的磁感应强度为B 的匀强磁场中,

11、现要使悬线张力为零, 就 AB 导线通电方向为_,电流大小为 _A. （答案： ABmg/BL ）14、如下列图,两根平行放置的导电轨道,间距为L,倾角为 ,轨道间接有电动势为一根质量为m、电阻为R 的金属杆ab 垂直放于导电轨道上静止.轨道的摩擦和电阻均不计.要使 ab 杆静止,磁感应强度应为？名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案答案： mgRtan /EL解析： 金属杆受力如下列图,导线中的电流IER依据平稳条件：BIL=mgtan联立和得 B=mgRtan /EL.15、如下列图,在 y0 的区

12、域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于 xy 平面并指向纸面外,磁感应强度为 B.一带正电的粒子以速度 v 0 从 O 点射入磁场, 入射方向在 xy 平面内,与 x 轴正向的夹角为 .如离子射出磁场的位置与 O 点的距离为 l,求：粒子的电荷量与质量之比；答案： 2v0sin /BL解析：带正电的粒子射入磁场后,由于受到洛伦兹力的作用,粒子将沿右图所示的轨迹运动.设从 A 点射出磁场,就 OA=l ,就射出方向与x 轴夹角仍为,依据牛顿其次定律和洛伦兹力公式知：qv 0B=2 mv 0 ,故轨迹圆半径RRmv 0qB设轨迹圆的圆心为C,就由几何关系知l=2R sin 由两式得粒子电荷量和质量之比q

13、2 v0sin. 第 4 页,共 5 页Blm名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 7.如图如磁场分布在名师精编优秀教案OQ 方向从 A 点射入POQ 区域内,磁感应强度为B,方向如图, 一束负离子沿纸面垂直于磁场, OA=s, POQ=45 ,负离子质量为m,电荷量的肯定值为q.要使负离子不从OP 边射出,负离子进入磁场时的速度最大值是多少？不考虑粒子重力 答案： vmax=2 +1sqB/m 解析： 带电粒子在磁场中的运动轨迹是一个圆弧,随着 v 的增大,半径就增大,轨迹就越靠近 OP,当轨迹与OP 相切时,如下列图,粒子不能从 OP 区射出的速度最大 .作轨迹上两处 A、C 点切线的垂线,打到圆心 O ,在 Rt OO C 中, OC=R,OC=R,OO =s+R,R 2 +R 2=R+s 2,所以 R= 2 +1s.由 R=mv/qB 得 v max= 2 +1sqB/m. 名师归纳总结 第 5 页,共 5 页- - - - - - -