第2課時磁場對運動電荷的作用

1、第2課時磁場對運動電荷的作用導(dǎo)學(xué)目標 1.會計算帶電粒子在磁場中運動時受的洛倫茲力，并能判斷其方向.2.掌握帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動，確定其圓心、半徑、運動軌跡、運動時間等問題考點一洛倫茲力與電場力的比較例1在如圖1所示寬度范圍內(nèi)，用場強為E的勻強電場可使初速度是v0的某種正粒子偏轉(zhuǎn)角在同樣寬度范圍內(nèi)，若改用方向垂直于紙面向外的勻強磁場，使該粒子穿過該區(qū)域，并使偏轉(zhuǎn)圖1角也為(不計粒子的重力)，問：(1)勻強磁場的磁感應(yīng)強度是多大？(2)粒子穿過電場和磁場的時間之比是多大？圖2跟蹤訓(xùn)練1一個帶正電的小球沿光滑絕緣的桌面向右運動，速度方向垂直于一個垂直紙面向里的勻強磁場，如圖2所示，小

2、球飛離桌面后落到地板上，設(shè)飛行時間為t1，水平射程為s1，著地速度為v1.撤去磁場，其余的條件不變，小球飛行時間為t2，水平射程為s2，著地速度為v2.則下列論述正確的是()As1s2 Bt1t2Cv1和v2大小相等 Dv1和v2方向相同考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動1帶電粒子在直線邊界磁場中的運動問題例2如圖3所示，在一底邊長為2a，30的等腰三角形區(qū)域內(nèi)(D在底邊中點)，有垂直紙面向外的勻強磁場現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)過電勢差為U的電場加速后，從D點垂直于EF進入磁場，不計重力與空氣阻力的影響(1)若粒子恰好垂直于EC邊射出磁場，求磁場的磁感應(yīng)強度B為多少？圖

3、3(2)改變磁感應(yīng)強度的大小，粒子進入磁場偏轉(zhuǎn)后能打到ED板，求粒子從進入磁場到第一次打到ED板的最長時間是多少？跟蹤訓(xùn)練2利用如圖4所示裝置可以選擇一定速度范圍內(nèi)的帶電粒子圖中板MN上方是磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場，板上有兩條寬度分別為2d和d的縫，兩縫近端相距為L.一群質(zhì)量為m、電荷量為q，具有不同速度的粒子從寬度為2d的縫垂直于板MN進入磁場，對于能夠從寬度為d的縫射出的粒子，下列說法正確的是()圖4A粒子帶正電B射出粒子的最大速度為C保持d和L不變，增大B，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大D保持d和B不變，增大L，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大2帶電粒子在

4、圓形邊界磁場內(nèi)的運動問題例3可控?zé)岷司圩兎磻?yīng)堆產(chǎn)生能的方式和太陽類似，因此，它被俗稱為“人造太陽”熱核反應(yīng)的發(fā)生，需要幾千萬度以上的高溫，然而反應(yīng)中的大量帶電粒子沒有通常意義上的容器可裝人類正在積極探索各種約束裝置，磁約束托卡馬克裝置就是其中一種如圖5所示為該裝置的簡化模型有一個圓環(huán)形區(qū)域，區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，已知其截面內(nèi)半徑為R11.0 m，磁感應(yīng)強度為B1.0 T，被約束粒子的比荷為q/m4.0107 C/kg ，該帶電粒子從中空區(qū)域與磁場交界面的P點以速度v04.0107 m/s沿環(huán)的半徑方向射入磁場(不計帶電粒子在運動過程中的相互作用，不計帶電粒子的重力)圖5(1)為約束該

5、粒子不穿越磁場外邊界，求磁場區(qū)域的最小外半徑R2；(2)若改變該粒子的入射速度v，使vv0，求該粒子從P點進入磁場開始到第一次回到P點所需要的時間t.跟蹤訓(xùn)練3如圖6所示，在某空間實驗室中，有兩個靠在一起的等大的圓柱形區(qū)域，分別存在著等大反向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B0.10 T，磁場區(qū)域半徑r m，左側(cè)區(qū)圓心為O1，磁場向里，右側(cè)區(qū)圓心為O2，磁場向外，兩區(qū)域切點為C.今有質(zhì)量m3.21026 kg、帶電荷量q1.61019 C的某種離子，從左側(cè)區(qū)邊緣的A點以速度v1106 m/s正對O1的方向垂直射入磁場，它將穿越C點后再從右側(cè)區(qū)穿出求：(1)該離子通過兩磁場區(qū)域所用的時間；圖6(2)離子離

6、開右側(cè)區(qū)域的出射點偏離最初入射方向的側(cè)移距離多大？(側(cè)移距離指垂直初速度方向上移動的距離)3帶電粒子在多個磁場中運動的分析圖7例4如圖7所示，在一個圓形區(qū)域內(nèi)，兩個方向相反且都垂直于紙面的勻強磁場分布在以直徑A2A4為邊界的兩個半圓形區(qū)域、中，A2A4與A1A3的夾角為60.一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子以某一速度從區(qū)的邊緣點A1處沿與A1A3成30角的方向射入磁場，隨后該粒子以垂直于A2A4的方向經(jīng)過圓心O進入?yún)^(qū)，最后再從A4處射出磁場已知該粒子從射入到射出磁場所用的時間為t，求區(qū)和區(qū)中磁感應(yīng)強度的大小(忽略粒子重力)圖8跟蹤訓(xùn)練4如圖8所示，以ab為邊界的兩勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B12B2

7、B，現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電荷量q的粒子從O點以初速度v沿垂直于ab方向發(fā)射在圖中作出粒子的運動軌跡，并求出粒子發(fā)射后第7次穿過直線ab時所經(jīng)歷的時間、路程及離開點O的距離(粒子重力不計) A組考查對洛倫茲力的理解1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，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、速度均不變圖92帶電質(zhì)點在勻強磁場中運動，某時刻速度方向如圖9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

8、計阻力，則在此后的一小段時間內(nèi)，帶電質(zhì)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 B組帶電粒子在洛倫茲力作用下的勻速圓周運動3質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子(忽略重力)在磁感應(yīng)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()A該帶電粒子的比荷為B在時間t內(nèi)，粒子轉(zhuǎn)過的圓弧對應(yīng)的圓心角為C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變小圖104如圖10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點垂直于磁感線和磁場邊界向上射入勻

9、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(jīng)歷的時間之比為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 C組帶電粒子在有界勻強磁場中的運動圖115如圖11所示，在圓形區(qū)域內(nèi)，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)()A3t B.t C.t D2t圖126如圖12所示，有一個正方形的勻強磁場區(qū)域abcd，e是ad的中點，f是cd的中點，如果在a點沿對角