【创新导学案】高考物理总复习配套磁场对运动电荷的作用课件.ppt

【典例】 如图所示，两个同心圆， 半径分别为r和2r，在两圆之间的环形 区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场， 磁感应强度为B。圆心O处有一放射 源，放出粒子的质量为m，带电量为q，假设粒子速度方向都和纸面平行。 (1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向，OA与初速度方向夹角为60°，要想使该粒子经过磁场后第一次通过A点，则初速度的大小是多少？ (2)要使粒子不穿出环形区域，则粒子的初速度不能超过多少？ 【总结提升】 在研究带电粒子在磁场中运动时的临界问题时应注意以下两点： (1)关注题目中一些特殊词语如“恰好”“刚好”“最大”“最小”“最高”“至少”，挖掘隐含条件，探求临界状态或位置。 (2)时间极值： ①当速率v一定时，弧长(弦长)越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动时间越长。 ②当速率不同时，圆周角大的运动时间长。 1．(2013·广东理综)如图，两个初速度 大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直 磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上。 不计重力。下列说法正确的有(　　) A．a、b均带正电 B．a在磁场中飞行的时间比b的短 C．a在磁场中飞行的路程比b的短 D．a在P上的落点与O点的距离比b的近 【答案】 AD 2．(2013·课标Ⅱ)空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为R，磁场方向垂直于横截面。一质量为m、电荷量为q(q＞0)的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60°。不计重力，该磁场的磁感应强度大小为(　　) 【答案】 A 3．质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示。下列表述正确的是(　　) A．M带负电，N带正电 B．M的速率小于N的速率 C．洛伦兹力对M、N做正功 D．M的运行时间大于N的运行时间 【答案】 A 4．如图所示，MN是磁感应强度为B的匀强磁场的边界。一质量为m、电荷量为q的粒子在纸面内从O点射入磁场。若粒子速度为v0，最远能落在边界上的A点。下列说法正确的有(　　) 【答案】 BC 5．在研究性学习活动中，某同学设计了 一个测定带电粒子比荷的实验，其实验装 置如图所示。abcd是一个边长为L的正方 形盒子，在a处和cd边的中点e处各有一个 小孔，e外有一能显示粒子从e孔射出的荧光屏M。盒子内有一方向垂直于abcd平面的匀强磁场，磁感应强度为B。粒子源不断地发射相同的带电粒子，粒子的初速度可忽略，先让粒子经过电压为U的电场加速，然后粒子立即由a孔射入盒内，粒子经磁场偏转后恰好从e孔射出。不计粒子的重力和粒子之间的相互作用力。问：你认为该同学的设计方案可行吗？若可行，求出带电粒子的比荷；若不可行，说明你的理由。 【解题探究】 (1)带电粒子在匀强磁场中运动轨迹为圆，其运动半径r＝　　。 (2)带电粒子在匀强电场中做　　　　　　。 ①水平方向做　　　　　　　。 ②竖直方向做　　　　　　　　。 【自主解答】 __________________________________________________________________________________________________________ 【答案】 C Oa 类平抛运动 匀速直线运动 匀加速直线运动 【总结提升】 带电粒子在电、磁场中运动的区别 (1)带电粒子在匀强电场中常做类平抛运动，可采用运动的分解的方法来分析。 (2)带电粒子在匀强磁场中常做匀速圆周运动，可采用匀速圆周运动的相关规律分析。 　变式训练1 在如图所示的空间中，存在电场强度为E的匀强电场，同时存在沿x轴负方向、磁感应强度为B的匀强磁场(图中均未画出)。一质子(电荷量为e)在该空间恰沿y轴正方向以速度v匀速运动。据此可以判断出(　　) A．质子所受电场力大小等于eE，运动中电势能减小；沿z轴正方向电势升高 B．质子所受电场力大小等于eE，运动中电势能增大；沿z轴正方向电势降低 C．质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势升高 D．质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势降低 【解析】 解答本题时利用左手定则判断洛伦兹力的方向，根据平衡条件判断电场力方向及电场方向，注意运用电场力做功与电势能变化的关系，及沿电场线方向电势降低。匀强磁场的磁感应强度B的方向沿x轴负方向，质子沿y轴正方向运动，由左手定则可确定洛伦兹力沿z轴正方向；由于质子受电场力和洛伦兹力作用沿y轴正方向做匀速直线运动，故电场力eE等于洛伦兹力evB，方向沿z轴负方向，即电场方向沿z轴负方向，质子在运动过程中电场力不做功，电势能不变，沿z轴正方向即电场反方向电势升高，故C正确，A、B、D错误。 【答案