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1、学校：海宁中学备课组：高三物理主备教师：陈晓平班级姓名磁场3学习目标：1 .知道洛伦兹力公式2 .理解带电粒子在匀强磁场中的运动规律3 .结合几何知识解决带电粒子在匀强磁场中的运动重点和难点：结合几何规律研究带电粒子在匀强磁场中的运动一、课前预习题1 . （2018,河北定州中学模拟）关于电荷所受电场力和洛伦兹力，正确的说法是（）A.电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用B.电荷在电场中一定受电场力作用C.电荷所受电场力一定与该处电场方向一致D.电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直2 .如下图，M、N和夕是以N为直径的半圆弧上的三点，。为半圆弧的圆心，在。点存在的垂直纸面向里运动的匀速电子束。/MO
2、P=60。,在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电而流，方向如下图，这时。点的电子受到的洛伦兹力大小为*。、/!假设将处长直导线移至P处，那么。点的电子受到的洛伦兹力大小早、一为巳。那么用与B之比为（）A.73 ： 1B.小：2C. 1 ： 1D. 1 ： 2二、课中例析题3 .如下图，水平放置的平行板长度为、两板间距也为3两板之间 存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为8的匀强磁场，在两板正中央尸X X X X X 点有一个不计重力的电子（质量为2、电荷量为一e），现在给电子一水平x x x x x 向右的瞬时初速度欲使电子不与平行板相碰撞，那么（）x x / x x
3、eBLf eBLeBL eBL 嬴或 vo4rb-4tvo3tTD. vo 诉4 .如下图为一圆形区域的匀强磁场，在。点处有一放射源，沿半 一、径方向射出速率为y的不同带电粒子，其中带电粒子1从/点飞出磁x x、场，带电粒子2从B点飞出磁场，不考虑带电粒子的重力，那么（）A.带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷的比为3 ： 1联殿丫弧工B.带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷的比为：1、1）令 /C.带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间的比为2： 1七D.带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间的比为1 ： 2二、课后巩固题5 .（多项选择）如下图，虚线上方存在匀强磁场，磁感应强度为以 一群 电子
4、以不同速率v从边界上的P点以相同的方向射入磁场。其中某一 速率为W的电子从。点射出。电子入射方向与边界夹角为仇那么 由以上条件可判断（）A.该匀强磁场的方向垂直纸面向里A.该匀强磁场的方向垂直纸面向里B.所有电子在磁场中的轨迹相同C.速率大于w的电子在磁场中运动时间长D.所有电子的速度方向都改变了 2。X X X 1 X X XI B2X X X X X XX X X X X XXXXXN6 .（多项选择）（2019郑州模拟）如下图，垂直纸面向里的匀强磁场以MN 为边界，左侧磁感应强度为囱，右侧磁感应强度为田=2&=2 比荷为2x106 c/kg的带正电粒子从。点以vo=4xlO4 m/s的速
5、度垂直 于MN进入右侧的磁场区域，那么粒子通过距离。点4 cm的磁场边界 上的P点所需的时间为（）7L _3兀 _A.txIO 6 s B. tixIO 6 s C.fxio 6 s D. 27ixlO 6 s7 .（多项选择）（2019福州质检）在半径为火的圆形区域内，存在垂直圆面的匀强磁场。圆边界上 的P处有一粒子源，沿垂直于磁场的各个方向，向磁场区发射速率均为也的同种粒子，如 图所示。现测得：当磁感应强度为囱时，粒子均从由P点开始弧长为:兀R的圆周范围内射2出磁场；当磁感应强度为&时，粒子那么从由尸点开始弧长为（很的圆周范围内射出磁场。不计粒子的重力，那么（）A.前后两次粒子运动的轨迹半
6、径之比为ri ： r2=V2 ：5.前后两次粒子运动的轨迹半径之比为心：/2=2 ： 3C.前后两次磁感应强度的大小之比为B ： B2=yf2 : y3D.前后两次磁感应强度的大小之比为囱：&=市：/8.（多项选择）如下图，在正方形必内充满方向垂直纸面向里、磁感应强度为8的匀强磁场。处有比荷相等的甲、乙两种粒子，甲粒子以速度环沿方向垂直射入磁场，经时间九 从d点射出磁场，乙粒子沿与仍成30。角的方向以速度以垂直射入磁 场,经时间勿垂直射出磁场，不计粒子重力和粒子间的相互作用力， 那么以下说法中正确的选项是（）A. V1 : V21 * 2B.也：V2=45 : 4C. t : ti = 2 ：
7、 1D. t ： /2 = 3 ： 1四、单元测试题 9.如下图，两个同心圆，半径分别为r和2%在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向 里的匀强磁场，磁感应强度为瓦 圆心。处有一放射源，放出粒子的质量为掰、带电荷量 为必 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，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4点，那么初速度的大小是多少？要使粒子不穿出环形区域，那么粒子的初速度不能超过多少？教学反思：巩固带电粒子在匀强磁场中运动的几何问题、时间问题和临界问题参考答案：1 .【答案】B【解析】当电荷的运动方向与磁场方向平行，那么电荷不受洛伦兹力，故A错误；电
8、荷在电 场中一定受到电场力作用，故B正确；正电荷所受电场力方向与该处的电场方向相同，负 电荷所受电场力方向与该处的电场方向相反，故C错误；根据左手定那么知，电荷假设受洛伦 兹力，那么受洛伦兹力的方向与该处磁场方向垂直，故D错误。2 .【答案】B【解析】长直导线在M、N、P处时在。点产生的磁感应强度3大小相等，M. N处的导 线在0点产生的磁感应强度方向都向下，合磁感应强度大小为81=26, P、N处的导线在 O点产生的磁感应强度夹角为60。,合磁感应强度大小为&=/&可得: BiN ： 2, 又因为方洛=从 所以尸2 ： 6=小：2,选项B正确。3 .【答案】A弓【解析】此题疑难点在于确定“不
9、与平行板相碰撞”的临界条件。电子在磁场中做匀速圆周运动，半径为尺=舞，如下图。当凡=亨时，电子恰好与下板相切;留神=与时，电子恰好从下板边缘飞出两平行板（即飞出磁场）。由4=翳，解得盯=啜， 由&=鬻，解得也=噂，所以欲使电子不与平行板相碰撞，电子初速度W应满足可登或W隼, 应选项A正确。4 .【答案】Am廿m V【解析】设匀强磁场圆形区域的半径为七S qBv=r，得火=不，可知带电粒子1从2点飞出磁场，带电粒子2从8点飞出磁场，半径分别为R=Rtan 30。，7?2-Atan 60,所 以那么带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷的比为3 ： 1；由7=笔知, qts带电粒子1和2的周期之比为1
10、 ： 3,所以带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间的比 为,=今综上此题选A。L2 3.【答案】AD2【解析】由左手定那么可知，该匀强磁场的方向垂直纸面向里，A选项正确；由3=力得1R=量,可知所有电子在磁场中的轨迹不相同，B选项错误；由T=逆得了=缥,所以 qtyvqts所有电子在磁场中的运动时间都相同，C选项错误；所有电子偏转角度相同，所有电子的 速度方向都改变了 2aD选项正确。5 .【答案】AC2【解析】粒子在右侧磁场&中做匀速圆周运动，那么0&=陪，解得&=*=2cm,故 粒子经过半个圆周恰好到达。点，轨迹如图甲所示。那么粒子运动的时间九=与=米=呆10一6由于囱=2&,由上面的求
11、解可知粒子从。点z qts? z射入左边的磁场后，做半径4=表2=1 cm的匀速圆周运动，经过两次周期性运动可再次3兀经过尸点，轨迹如图乙所示，那么粒子运动的时间/2 = Tl + T2=xl()-6s,在以后的运动中，粒子通过的点会远离?点，所以，粒子通过距离。点4 cm的磁场边界上的P点所需jr3tt的时间为xlCF6 $或kxICT6 s。选项A、C正确。6 .【答案】AD【解析】假设粒子带正电，如图1,磁感应强度为囱时、弧长心=%/?对应的弦长为粒子 1兀2圆周运动的直径，那么门=5。火sin9=7?siq。如图2,磁感应强度为&时，弧长心=铲尺对 应的弦长为粒子圆周运动的直径，那么厂
12、2=)27?sin a=Esin半因此门：尸2 = si : sin=V2 : 小,故A正确，B错误。由洛伦兹力提供向心力，可得：qv立=得,那么5=等，可以 得出3 ：&=尸2 ：门=馅：啦，故C错误，D正确。7 .【答案】BD【解析】至甲、乙两粒子的运动轨迹如下图，粒子在磁场中的运行周期为T=噜,因为甲、乙两种粒子的比荷相等，故T甲=7乙。设正方形的边长为乙 那么由图知甲 tsq粒子运行半径为门运行时间为九=F，乙粒子运行半径为-2=/，运行时间为7/777 V1勿=7，而/=方,所以V1 : V2 = r :r2=小：4,选项A错误，B正确；，1 : ,2 = 3 ： 1,选 ot)q丫项C错误，D正确。8 .【答案】警嗡【解析】【解析】(1)如图甲所示，设粒子在磁场中的轨道半径为凡，那么由几何关系得凡=又 qvB=vi2阿解得V1 =3m (2)如图乙所示，设粒子轨迹与磁场外边界相切时，粒子在磁场中的轨道半径为此， 那么由几何关系有一&尸加+凡 可得&=亍,又qv2B=m,可得以=斗 J24m故要使粒子不穿出环形区域，粒子的初速度不能超过驾。