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(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件新人教版選擇性必修第二冊(cè)

第一章分層作業(yè)4帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1234567891011A級(jí)必備知識(shí)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(qiáng)磁場(chǎng)(未畫出)。一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的P點(diǎn)垂直于鋁板向上射出,從Q點(diǎn)穿越鋁板后到達(dá)PQ的中點(diǎn)O。已知粒子穿越鋁板時(shí),其動(dòng)能損失一半,速度方向和電荷量不變。不計(jì)重力。鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為(

)D123456789101112345678910112.(多選)兩個(gè)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(chǎng)的方向射入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng),不計(jì)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(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑RA=RBB.如果兩粒子的動(dòng)能EkA=EkB,則兩粒子在該勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期TA=TBC.如果兩粒子的質(zhì)量mA=mB,則兩粒子在該勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑RA=RBCD1234567891011又粒子電荷量相等且在同一磁場(chǎng)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(cuò)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(qiáng)磁場(chǎng)并最終打在金屬板上,運(yùn)動(dòng)的半圓軌跡如圖中虛線所示,不計(jì)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(duì)M、N做正功D.M的運(yùn)動(dòng)時(shí)間大于N的運(yùn)動(dòng)時(shí)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(cuò)誤;洛倫茲力不做功,C錯(cuò)誤;M和N的運(yùn)動(dòng)時(shí)間都為t=,D錯(cuò)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(qiáng)磁場(chǎng),不計(jì)重力和它們間的相互作用,則(

)A.運(yùn)動(dòng)半徑之比為

∶1B.運(yùn)動(dòng)半徑之比為3∶2∶1C.運(yùn)動(dòng)周期之比為1∶2∶3D.運(yùn)動(dòng)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(qiáng)磁場(chǎng),一對(duì)正、負(fù)電子同時(shí)從邊界上的O點(diǎn)沿與PQ成θ=30°角的方向以相同的速度v射入磁場(chǎng)中,則關(guān)于正、負(fù)電子,下列說法正確的是(

)A.在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同B.在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑相同C.出邊界時(shí)兩者的速度相同D.出邊界點(diǎn)到O點(diǎn)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(yùn)動(dòng),負(fù)電子做圓心角為60°的圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示。正、負(fù)電子在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的周期是相等的,故它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不相同,A錯(cuò)誤;根據(jù)R=可知,它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑相同,B正確;正、負(fù)電子出邊界時(shí)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(diǎn)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(qiáng)磁場(chǎng)。一帶正電的粒子從f點(diǎn)沿fd方向以不同大小的速度射入磁場(chǎng)區(qū)域,當(dāng)速度大小為vb時(shí),從b點(diǎn)離開磁場(chǎng),在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tb;當(dāng)速度大小為vc時(shí),從c點(diǎn)離開磁場(chǎng),在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tc。不計(jì)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(zhǎng)為l,若粒子從b點(diǎn)離開磁場(chǎng),可知運(yùn)動(dòng)的半徑r1=l,圓心角θ1=120°;若粒子從c點(diǎn)離開磁場(chǎng),可知運(yùn)動(dòng)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(qiáng)度為B的足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從O點(diǎn)以方向與MN成30°角的速度v射入磁場(chǎng)中,求:(1)電子從磁場(chǎng)中射出時(shí)距O點(diǎn)的距離;(2)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。1234567891011解析

設(shè)電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為R,射出時(shí)與O點(diǎn)距離為d,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示1234567891011B級(jí)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(qiáng)度大小分別為

B和B、方向均垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(qiáng)磁場(chǎng),P為磁場(chǎng)邊界上的一點(diǎn)。大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過P點(diǎn),在紙面內(nèi)沿不同方向射入磁場(chǎng)。若粒子射入速率為v1,這些粒子在磁場(chǎng)邊界的出射點(diǎn)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(diǎn)分布在三分之一圓周上。不計(jì)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(qiáng)磁場(chǎng)入射,均做勻速圓周運(yùn)動(dòng),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(shí),一端點(diǎn)為入射點(diǎn)P,對(duì)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(yùn)動(dòng)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(chǎng)。在x≥0區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0;在x<0區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)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(jì)重力)以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向射入磁場(chǎng),此時(shí)開始計(jì)時(shí),當(dāng)粒子的速度方向再次沿x軸正方向時(shí),求:(1)粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;(2)粒子與O點(diǎn)間的距離。1234567891011解析

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

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