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)5帶電粒子在有界勻強(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)5帶電粒子在有界勻強(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,比荷為

的電子垂直射入寬度為d、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,則電子能從右邊界射出這個(gè)區(qū)域至少應(yīng)具有的初速度大小為(

)B解析

要使電子能從右邊界射出這個(gè)區(qū)域,則有R≥d,根據(jù)洛倫茲力提供向12345678910112.(2023廣東深圳高二期中)如圖所示,MN為兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的分界面,兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的關(guān)系為B1=2B2,一電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子從O點(diǎn)垂直于MN進(jìn)入B1磁場(chǎng),則它再一次向下通過(guò)O點(diǎn)時(shí)經(jīng)過(guò)的時(shí)間為(

)A1234567891011解析

粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,粒子在B1磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為12345678910113.如圖所示,水平放置的平行板長(zhǎng)度為L(zhǎng)、兩板間距也為L(zhǎng),兩板之間存在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在兩板正中央P點(diǎn)有一個(gè)不計(jì)重力的電子(質(zhì)量為m、電荷量為-e),現(xiàn)在給電子一水平向右的瞬時(shí)初速度v0,欲使電子不與平行板相碰撞,則(

)A123456789101112345678910114.如圖所示,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),P為磁場(chǎng)邊界上的一點(diǎn),大量質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子,在紙面內(nèi)沿各個(gè)方向以速率v從P點(diǎn)射入磁場(chǎng),這些粒子射出磁場(chǎng)時(shí)的位置均位于PQ圓弧上且Q點(diǎn)為最遠(yuǎn)點(diǎn),已知PQ圓弧長(zhǎng)等于磁場(chǎng)邊界周長(zhǎng)的,不計(jì)粒子重力和粒子間的相互作用,則該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(

)D123456789101112345678910115.(多選)如圖所示,在x>0,y>0的空間有恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于xOy平面向里,大小為B,現(xiàn)有四個(gè)質(zhì)量及電荷量均相同的帶電粒子,由x軸上的P點(diǎn)以不同的初速度平行于y軸射入此磁場(chǎng),運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,不計(jì)重力的影響,則(

)A.初速度最大的粒子是沿①射出的粒子B.初速度最大的粒子是沿②射出的粒子C.在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的是沿③射出的粒子D.在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的是沿④射出的粒子AD123456789101112345678910116.(多選)如圖所示,P、Q為一對(duì)平行板,板長(zhǎng)與板間距離均為d,板間區(qū)域內(nèi)充滿(mǎn)勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子(重力不計(jì)),以水平初速度v0從P、Q兩板間左側(cè)中央沿垂直磁場(chǎng)方向射入,粒子打到板上,則初速度v0大小可能為(

)BC123456789101112345678910117.(多選)如圖所示,兩方向相反、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)被邊長(zhǎng)為l的等邊三角形ABC分開(kāi),三角形內(nèi)磁場(chǎng)垂直紙面向里,三角形頂點(diǎn)A處有一質(zhì)子源,能沿∠BAC的角平分線(xiàn)方向發(fā)射速度不同的質(zhì)子,所有質(zhì)子均能通過(guò)C點(diǎn),質(zhì)子重力不計(jì),比荷

=k,則質(zhì)子的速度可能為(

)BD12345678910111234567891011B級(jí)關(guān)鍵能力提升練8.(多選)(2023山師附中高二月考)如圖所示,在研究磁偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)中,一實(shí)驗(yàn)小組把電子從P點(diǎn)沿半徑PO以不同大小的速度射入圓形磁場(chǎng)區(qū)域,電子第一次以速度v1入射,速度方向偏轉(zhuǎn)60°射出;電子第二次以速度v2入射,速度方向偏轉(zhuǎn)90°射出。則電子第一次和第二次在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的(

)A.軌跡半徑之比為

∶1B.速度之比為1∶C.時(shí)間之比為3∶2D.時(shí)間之比為2∶3AD1234567891011解析

設(shè)圓形磁場(chǎng)區(qū)域半徑為R,電子第一次以速度v1沿直徑入射時(shí),軌跡如圖所示,電子飛出此磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)60°,則電子軌跡對(duì)應(yīng)的圓心12345678910119.如圖所示,在直角三角形OPN區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向外。一帶正電的粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)電壓U加速后,沿平行于x軸的方向射入磁場(chǎng);一段時(shí)間后,該粒子在OP邊上某點(diǎn)以垂直于x軸的方向射出。已知O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),N點(diǎn)在y軸上,OP與x軸的夾角為30°,粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的入射點(diǎn)與離開(kāi)磁場(chǎng)的出射點(diǎn)之間的距離為d,不計(jì)重力。求:(1)帶電粒子的比荷;(2)帶電粒子從射入磁場(chǎng)到運(yùn)動(dòng)至x軸的時(shí)間。1234567891011解析

(1)設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m、電荷量為q,加速后的速度大小為v。由動(dòng)能定理有qU=mv2設(shè)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r,由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有1234567891011(2)由幾何關(guān)系知,帶電粒子射入磁場(chǎng)后運(yùn)動(dòng)到x軸所經(jīng)過(guò)的路程為123456789101110.如圖所示,左、右邊界分別為PP'、QQ'的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量絕對(duì)值為q的微觀粒子,沿圖示方向以速度v0垂直磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)。不計(jì)粒子重力,欲使粒子不能從邊界QQ'射出,求粒子入射速度v0的最大值。1234567891011若粒子帶正電,最大半徑的軌跡如圖甲所示

甲

1234567891011若粒子帶負(fù)電,最大半徑的軌跡如圖乙所示

乙

123456789101111.如圖所示,A、C兩點(diǎn)分別位于x軸和y軸上,∠OCA=30°,OA的長(zhǎng)度為l。在△OCA區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子,從OA邊的某點(diǎn)垂直于OA邊入射時(shí),恰好垂直于OC邊射出磁場(chǎng),且粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0,不計(jì)粒子的重力。(1)求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。(2)若已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,改變粒子從OA邊垂直入射的位置,要使粒子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)后仍從OA邊射出,則粒子的最大入射速度為多大?1234567891011解析

(1)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),在時(shí)間t0內(nèi)其速度方向改變了90°,故其周期T=4t0設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,粒子速度為v,圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r,由洛倫茲力公式12