帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)自制

1、帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)自制第1頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三【典例1】(2010杭州高二檢測(cè))每時(shí)每刻都有大量宇宙射線向地球射來(lái)，地磁場(chǎng)可以改變射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使它們不能到達(dá)地面，這對(duì)地球上的生命有十分重要的意義.假設(shè)有一個(gè)帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來(lái),在地磁場(chǎng)的作用下,它將( )A.向東偏轉(zhuǎn) B.向南偏轉(zhuǎn)C.向西偏轉(zhuǎn) D.向北偏轉(zhuǎn)第2頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三2.(2010淮安高二檢測(cè))有一個(gè)電子射線管(陰極射線管)，放在一通電直導(dǎo)線的上方，發(fā)現(xiàn)射線的徑跡如圖所示，則此導(dǎo)線放置的方式及電流的流向?yàn)? )A.

2、直導(dǎo)線在紙面內(nèi)，平行于射線管軸放置，電流從左流向右B.直導(dǎo)線在紙面內(nèi)，平行于射線管軸放置，電流從右流向左C.直導(dǎo)線垂直于紙面和射線管軸放置，電流流向紙內(nèi)D.直導(dǎo)線垂直于紙面和射線管軸放置，電流流向紙外第3頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三【解析】選B.負(fù)電荷向下偏轉(zhuǎn)，由左手定則可判斷導(dǎo)線上方的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，由安培定則知導(dǎo)線應(yīng)按平行于紙面放置且導(dǎo)線中的電流方向從右流向左，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤.第4頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三 例1已知質(zhì)子和粒子的質(zhì)量之比m1m214，電荷量之比q1q212，從靜止開(kāi)始經(jīng)相同的電壓加速后垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)

3、做圓周運(yùn)動(dòng)，則這兩種粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能之比Ek1Ek2_，軌道半徑之比r1r2_，周期之比T1T2_。 思路點(diǎn)撥首先根據(jù)動(dòng)能定理求出帶電粒子的動(dòng)能及速度，然后利用帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行求解。 考點(diǎn)二：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律第5頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第6頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第7頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三1一個(gè)長(zhǎng)螺線管中通有大小和方向都不斷變化的電流，把一個(gè)帶電粒子沿管軸線射入管中，若不計(jì)重力，粒子將在管中 ()A做圓周運(yùn)動(dòng)B沿軸線來(lái)回運(yùn)動(dòng)C做勻加速直線運(yùn)動(dòng) D做

4、勻速直線運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)三：帶點(diǎn)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第8頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三1在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如果又垂直進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度是原來(lái)的磁感應(yīng)強(qiáng)度2倍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，()A粒子的速率加倍，周期減半B粒子的速率不變，軌道半徑減半C粒子的速率減半，軌道半徑為原來(lái)的四分之 一D粒子的速率不變，周期不變第9頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三2.一個(gè)帶電粒子沿垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向射入云室中.粒子的一段徑跡如圖所示，徑跡上的每一小段都可近似看成圓弧.由于帶電粒子使沿途的氣體電離，因而粒子的能量逐漸減小(帶電荷量不變).從圖中情況可以確定粒子的運(yùn)動(dòng)

5、方向和帶電情況分別為( )第10頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三A.粒子從a運(yùn)動(dòng)到b，帶正電B.粒子從a運(yùn)動(dòng)到b，帶負(fù)電C.粒子從b運(yùn)動(dòng)到a，帶正電D.粒子從b運(yùn)動(dòng)到a，帶負(fù)電【解析】選D.粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的軌道半徑 由于粒子的動(dòng)能減小，故粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑逐漸變小，故粒子的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橛蒪a.又由左手定則可知粒子帶負(fù)電.第11頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三3.(2010新四區(qū)高二檢測(cè))水平長(zhǎng)直導(dǎo)線中有恒定電流I通過(guò)，導(dǎo)線正下方的電子初速度方向與電流方向相同，如圖所示，則電子的運(yùn)動(dòng)情況是( )A.沿路徑oa運(yùn)動(dòng) B.沿路徑ob運(yùn)動(dòng)C.沿路徑oc運(yùn)動(dòng)

6、D.沿路徑od運(yùn)動(dòng)第12頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三 例1如圖622所示，質(zhì)量為m的帶正電的小球能沿豎直的絕緣墻豎直下滑，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平，并與小球運(yùn)動(dòng)方向垂直。若小球電荷量為q，球與墻間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則小球下滑的最大速度為_(kāi)，最大加速度為_(kāi)。圖622考點(diǎn)四：帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的綜合問(wèn)題第13頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三 思路點(diǎn)撥對(duì)帶電小球受力分析，分方向研究各力的關(guān)系，水平方向上的力與豎直方向上的力因速度的變化會(huì)互相牽連，最后應(yīng)用牛頓定律、力與加速度的瞬時(shí)關(guān)系解決問(wèn)題。第14頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分

7、，星期三上題中，若將該小球靜止在光滑的絕緣平面上，如圖623所示，為了使小球能飄離平面，該勻強(qiáng)磁場(chǎng)在紙面移動(dòng)的最小速度應(yīng)為多少？方向如何？圖623第15頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第16頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三【典例2】如圖所示，質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球從傾角為的光滑絕緣斜面上由靜止下滑，整個(gè)斜面置于方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其磁感強(qiáng)度為B.若帶電小球在下滑過(guò)程中的某時(shí)刻對(duì)斜面的作用力恰好為零，則下列說(shuō)法正確的是( )第17頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三A.小球帶正電B.小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C

8、.小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)做速度增大、加速度也增大的變加速直線運(yùn)動(dòng)D.小球在斜面上下滑的過(guò)程中，當(dāng)小球?qū)π泵鎵毫榱銜r(shí)的速率為第18頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三【自主解答】選A、B、D.對(duì)小球進(jìn)行受力分析，帶電小球在下滑的過(guò)程中某時(shí)刻對(duì)斜面的作用力恰好為零，由左手定則可知，洛倫茲力應(yīng)垂直斜面向上，A正確；又因?yàn)槁鍌惼澚Υ怪毙泵?，離開(kāi)斜面前小球的合外力大小為mgsin，方向沿斜面向下，故小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，B對(duì)C錯(cuò)；當(dāng)FN0時(shí)，有qvBmgcos，D對(duì).第19頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)質(zhì)量為m，帶電荷量為q的小球，

9、讓它處于圖826所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中由于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)，小球靜止在圖中位置，這時(shí)懸線與豎直方向夾角為，并被拉緊，則磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度和方向是 ()【練習(xí)】圖826第20頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三答案C第21頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三 2、擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中擺動(dòng)，擺動(dòng)中擺線始終繃緊，若擺球帶正電，電量為q，質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)小球從最高處擺到最低處，擺線上拉力T多大？第22頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三專(zhuān)題一帶點(diǎn)粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第23頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三【例

10、一】電子質(zhì)量為m、電荷量為q,以速度v0與x軸成角射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后落在x軸上的P點(diǎn)，如圖所示，求：(1) 的長(zhǎng)度;(2)電子由O點(diǎn)射入到落在P點(diǎn)所需的時(shí)間t.第24頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第25頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三作業(yè)第26頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三【自主解答】(1)過(guò)O點(diǎn)和P點(diǎn)作速度方向的垂線，兩線交點(diǎn)C即為電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，如圖所示，第27頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第28頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第29頁(yè)，共

11、75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三圖639 例2在以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心、半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖639所示。一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從磁場(chǎng)邊界與x軸的交點(diǎn)A處以速度v沿x方向射入磁場(chǎng)，它恰好從磁場(chǎng)邊界與y軸的交點(diǎn)C處沿y方向飛出。第30頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第31頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第32頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第33頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第34頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三圖8

12、24第35頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第36頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第37頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三如右圖所示，一個(gè)理想邊界為PQ、MN的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)寬度為d，方向垂直紙面向里一電子從O點(diǎn)沿紙面垂直P(pán)Q以速度v0進(jìn)入磁場(chǎng)若電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為2d.O在MN上，且OO與MN垂直下列判斷正確的是()作業(yè)2第38頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三解析電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如下圖答案D第39頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三如圖823所示，半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在

13、著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子(不計(jì)重力)從A點(diǎn)以速度v0垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)中，并從B點(diǎn)射出，若AOB120，則該帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為多少圖823練習(xí)3第40頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三練習(xí)2：如圖所示，在半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里.電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子(不計(jì)重力)從磁場(chǎng)邊緣A點(diǎn)沿圓的半徑AO方向射入磁場(chǎng)，離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)了60角.(1)求粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑.(2)求粒子的入射速度.第41頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三【解析】(1)設(shè)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速

14、圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，軌跡如圖所示，OOA30.由圖可知圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為：ROA(2)根據(jù)洛倫茲力和向心力公式得： 有故粒子的入射速度v答案:(1) (2)第42頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的程序解題法三步法(1)畫(huà)軌跡：即畫(huà)出軌跡，并確定圓心，幾何方法求半徑.(2)找聯(lián)系：軌道半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度相聯(lián)系，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運(yùn)動(dòng)時(shí)間相聯(lián)系，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與周期相聯(lián)系.(3)用規(guī)律：即牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，特別是周期公式、半徑公式.第43頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)

15、動(dòng)的分析方法圓心的確定?；舅悸罚杭磮A心一定在與速度方向垂直的直線上。有兩種方法：a已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射速度方向和出射速度方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖825甲所示，P點(diǎn)為入射點(diǎn)，M點(diǎn)為出射點(diǎn))。第44頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三圖825第45頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三b已知入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖825乙所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))。半徑的確定和計(jì)算。利用平面幾何關(guān)系，求出

16、該圓的可能半徑(或圓心角)，并注意以下兩個(gè)重要的幾何特點(diǎn)：第46頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第47頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第48頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第49頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第50頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第51頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三專(zhuān)題二 帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的最值及取值范圍的問(wèn)題第52頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第53頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第54頁(yè)，共

17、75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第55頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第56頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第57頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第58頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三答案AB第59頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第60頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第61頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第62頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第63頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第64頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第65頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星期三第66頁(yè)，共75頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)6分，星