【南方凤凰台】高考物理二轮提优导学案：专题七带电粒子在磁场中的运动.pdf

-精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 能力呈现 【考情分析】 2011 2012 2013 带电粒子在 磁场中的运动 T15:带电粒子在 磁场中的运动 T9:带电粒子在 磁场中的运动 T15:带电粒子在 磁场中的运动 【备考策略】 带电粒子在磁场中的运动是每年高考的必考内容.常见题型有选择题、计算 题,甚至是压轴题 ,试题对学生的空间想象能力、分析物理过程和运用规律的综合 能力以及运用数学知识解决物理问题的能力进行考查.解答时要从受力分析和运 动分析入手 ,根据洛伦兹力产生的条件、大小的计算、方向的判定和速度有关、 永不做功两个特点以及带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的规律等列式,并善于 运用几何关系 . 1. (2013 ·南京二模 ) 已知通电长直导线周围某点的磁感应强度B=k I r ,即磁感应 强度B与导线中的电流 I 成正比、与该点到导线的距离 r 成反比 .如图所示 ,两根平行 长直导线相距为 R,通以大小、方向均相同的电流.规定磁场方向垂直纸面向里为 正,在0R区间内磁感应强度 B随x变化的图线可能是 ( ) -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 2. (2013 ·扬泰南连淮三模 ) 如图所示 ,阴极射线管接通电源后 ,电子束由阴极沿 x 轴正方向射出 ,在荧光板上会看到一条亮线. 要使荧光板上的亮线向 z轴负方向 偏转,可采用的方法是 ( ) A. 加一沿 y轴负方向的磁场 B. 加一沿 z轴正方向的磁场 C. 加一沿 y轴正方向的电场 D. 加一沿 z轴负方向的电场 3. (2013·全国新课标 ) 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(q0) 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 ( ) A. 0 3m 3 v qR B. 0 mv qR C. 0 3mv qR D. 0 3mv qR -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 4. ( 多选)(2013 ·广东) 如图所示 ,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 .下列说法中正确的有 ( ) 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 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 能力巩固 1. (2013·安徽理综 ) 图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面位 于正方形的四个顶点上 ,导线中通有大小相同的电流,方向如图所示 .一带正电的 粒子从正方形中心 O 点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹力的方向是 ( ) A. 向上B. 向下 C. 向左 D. 向右 2. (2013 ·全国新课标 )如图所示 ,半径为 R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横 截面( 纸面), 磁感应强度大小为 B,方向垂直于纸面向外 .一电荷量为 q(q0) 、质量 为m 的粒子沿平行于直径 ab的方向射入磁场区域 ,射入点与 ab的距离为 2 R .已知粒 子射出磁场时与射入磁场时运动方向间的夹角为60°,则粒子的速率为 ( 不计重 力) ( ) A. 2 qBR m B. qBR m -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - C. 3 2 qBR m D. 2qBR m 3. ( 多选)(2013 ·盐城二模 ) 匀强磁场的边界为直角三角形ABC, 一束带正电的粒 子以不同的速率沿 AB 从A处射入磁场 ,不计粒子的重力 .则( ) A. 从BC 边射出的粒子场中运动时间相等 B. 从AC 边射出的粒子场中运动时间相等 C. 从BC 边射出的粒子越靠近 C,场中运动时间越长 D. 从AC 边射出的粒子越靠近 C,场中运动时间越长 4. (2013·金陵中学 ) 空间中有两匀强磁场 ,磁场有一分界线 ,分界线上有 M 、N两点, 两点距离为 MN=8 ×10 -2 m. 两磁场的磁感应强度分别为B1=0.1 T,B 2=0.3 T. 一带电 荷量为 q=1×10 -10 C、质量为 m=1 ×10-15 kg 的带电粒子从 M 点以速度 v=3×10 2 m/s, 沿与MN 成30°角的方向进入 B1运动.求粒子从 M 点出发后 ,到达N点所需要的时 间.( 不计粒子的重力 ) 专题七带电粒子在磁场中的运动 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 【能力摸底】 1. C 2. A 3. A 4. AD 【能力提升】 例1 (1) t= 2 m qB (2) v 1= 4 3 qBR m 例2 (1) v 1=v2= qBR m (2) t= 2 m qB (3) 2Rsin 例3 (1) v1=v2= 0 2E m (2) B1= 0 2mE qR ,方向垂直 xOy平面向外 ;B2= 0 2 2 mE qR ,方向垂直 xOy平面向里 例4 (1) 0.2 m (2) 0.43 m (3) 2.09×10 -7 s 例5 (1) 2mv Bq (2) t= 2 m Bq + 2mv Eq (3) S= 22 22 3 m v B q 例6 (1) t 1= 3 m qB (2) R 3=3 3 R (3) t=(10+8 3 ) m qB (4) s= 10 3 8 3 R 【能力巩固】 1. B 2. B 3. BC 4. 带电粒子在 B1中做圆周运动的半径为 r1,根据牛顿第二定律有 Bqv=m 2 1 v r , 解得r1= 1 mv qB = -152 -10 1 103 10 1 100.1 m=3×10 -2 m. 同理,在B2中做圆周运动的半径为 解得r2= 2 mv qB = -152 -10 1 103 10 1 100.3 m=1×10 -2 m. -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 粒子在 B1中运动的周期为 T1= 1 2 m qB = -15 -10 2 10 1 100.1 s=2 ×10 -4 s. 粒子在 B2中运动的周期为 T2= 2 2 m qB = -15 -10 2 10 1 100.3 s= 2 3 ×10 -4 s. 粒子从 M 点出发后 , 第一次从 B1进入B2时,粒子向下移动的距离为 y1=r1=3r2. 第二次从 B1进入B2时,粒子向下移动的距离为 y2=5r2. yn=(2n+1)r2(n=1、2、3). 第一次从 B2进入B1时,粒子向下移动的距离为 y'1=r1-r2=2r2. 第二次从 B2进入B1时,粒子向下移动的距离为 y'2=4r2. y'n=2nr2(n=1、2、3). 由于MN=8 ×10 -2 m=2 ×4r2,因此粒子在第四次从 B2进入B1时,通过N 点. 所以粒子从 M 出发后,运动到 N 点所需要的时间为 t=4× 12 5 66 TT = 32 9 ×10 -4 s=1.12×10 -3 s.