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1、第九章第九章 磁磁 場(chǎng)場(chǎng)第第2 2講磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用講磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用過(guò)好雙基關(guān)一、洛倫茲力的大小和方向一、洛倫茲力的大小和方向1.定義：磁場(chǎng)對(duì) 的作用力.2.大小(1)vB時(shí)，F(xiàn) ；(2)vB時(shí)，F(xiàn) ；(3)v與B的夾角為時(shí)，F(xiàn) .運(yùn)動(dòng)電荷0qvBqvBsin 3.方向(1)判定方法：應(yīng)用左手定則，注意四指應(yīng)指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向；(2)方向特點(diǎn)：FB，F(xiàn)v.即F垂直于 決定的平面.(注意B和v可以有任意夾角)4.做功：洛倫茲力 .B、v不做功答案自測(cè)自測(cè)1帶電荷量為q的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是A.只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B.如果把q改為q
2、，且速度反向、大小不變，則其所受洛倫茲力的大 小、方向均不變C.洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場(chǎng)方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方 向垂直D.粒子在只受洛倫茲力作用下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、速度均不變二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.若vB，帶電粒子以入射速度v做運(yùn)動(dòng).2.若vB時(shí)，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速度v做_運(yùn)動(dòng).3.基本公式(1)向心力公式：qvB ；(2)軌道半徑公式：r ；(3)周期公式：T .注意：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期與速率 .勻速直線勻速圓周無(wú)關(guān)答案自測(cè)自測(cè)2(多選)如圖1所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B12B2，當(dāng)不計(jì)重力的帶電粒子從B1
3、磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)到B2磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，粒子的A.速率將加倍B.軌跡半徑加倍C.周期將加倍D.做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度將加倍圖1研透命題點(diǎn)1.洛倫茲力的特點(diǎn)洛倫茲力的特點(diǎn)(1)利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，注意區(qū)分正、負(fù)電荷.(2)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化時(shí)，洛倫茲力的方向也隨之變化.(3)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中不一定受洛倫茲力作用.(4)洛倫茲力一定不做功.2.洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別(1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者是相同性質(zhì)的力，都是磁場(chǎng)力.(2)安培力可以做功，而洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功.命題點(diǎn)一對(duì)洛倫茲力的理解基礎(chǔ)考點(diǎn)自主悟透基礎(chǔ)考點(diǎn)自主悟透3.洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較洛
4、倫茲力與電場(chǎng)力的比較 洛倫茲力電場(chǎng)力產(chǎn)生條件v0且v不與B平行電荷處在電場(chǎng)中大小FqvB(vB)FqE力方向與場(chǎng)方向的關(guān)系FB，F(xiàn)vFE做功情況任何情況下都不做功可能做功，也可能不做功例例1(多選)如圖2所示為一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的圓環(huán)，可在水平放置的粗糙細(xì)桿上自由滑動(dòng)，細(xì)桿處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，圓環(huán)以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)直至處于平衡狀態(tài)，則圓環(huán)克服摩擦力做的功可能為答案解析圖2解析解析若圓環(huán)所受洛倫茲力等于重力，圓環(huán)對(duì)粗糙細(xì)桿壓力為零，摩擦力為零，圓環(huán)克服摩擦力做的功為零，選項(xiàng)A正確；若圓環(huán)所受洛倫茲力不等于重力，圓環(huán)對(duì)粗糙細(xì)桿壓力不為零，摩擦力不為零，圓環(huán)以初速度v0向右做減速
5、運(yùn)動(dòng).若開始圓環(huán)所受洛倫茲力小于重力，則一直減速到零，圓環(huán)克服摩擦力做的功為 選項(xiàng)B正確；變式變式1(2018河南鄭州模擬)在赤道處，將一小球向東水平拋出，落地點(diǎn)為a；給小球帶上電荷后，仍從同一位置以原來(lái)的速度水平拋出，考慮地磁場(chǎng)的影響，不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是A.無(wú)論小球帶何種電荷，小球仍會(huì)落在a點(diǎn)B.無(wú)論小球帶何種電荷，小球下落時(shí)間都會(huì)延長(zhǎng)C.若小球帶負(fù)電荷，小球會(huì)落在更遠(yuǎn)的b點(diǎn)D.若小球帶正電荷，小球會(huì)落在更遠(yuǎn)的b點(diǎn)答案變式變式2帶電粒子以初速度v0從a點(diǎn)垂直y軸進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖3所示，運(yùn)動(dòng)中粒子經(jīng)過(guò)b點(diǎn)，OaOb.若撤去磁場(chǎng)加一個(gè)與y軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)，仍以v0從a點(diǎn)垂直y軸進(jìn)入
6、電場(chǎng)，粒子仍能過(guò)b點(diǎn)，那么電場(chǎng)強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之比為答案解析圖3 命題點(diǎn)二帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)能力考點(diǎn)師生共研能力考點(diǎn)師生共研 基本思路圖例說(shuō)明圓心的確定與速度方向垂直的直線過(guò)圓心弦的垂直平分線過(guò)圓心軌跡圓弧與邊界切點(diǎn)的法線過(guò)圓心P、M點(diǎn)速度垂線交點(diǎn)P點(diǎn)速度垂線與弦的垂直平分線交點(diǎn)某點(diǎn)的速度垂線與切點(diǎn)法線的交點(diǎn)半徑的確定利用平面幾何知識(shí)求半徑 常用解三角形法：例：(左圖)R 或由R2L2(Rd)2求得R運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定利用軌跡對(duì)應(yīng)圓心角或軌跡長(zhǎng)度L求時(shí)間 (1)速度的偏轉(zhuǎn)角等于 所對(duì)的圓心角(2)偏轉(zhuǎn)角與弦切角的關(guān)系：180時(shí)，3602AB模型模型1直線邊界磁場(chǎng)直線邊界磁場(chǎng)直線
7、邊界，粒子進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱性(如圖4所示)圖4例例2(2016全國(guó)卷18)平面OM和平面ON之間的夾角為30，其橫截面(紙面)如圖5所示，平面OM上方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外.一帶電粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q(q0).粒子沿紙面以大小為v的速度從OM的某點(diǎn)向左上方射入磁場(chǎng)，速度與OM成30角.已知該粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡與ON只有一個(gè)交點(diǎn)，并從OM上另一點(diǎn)射出磁場(chǎng).不計(jì)重力.粒子離開磁場(chǎng)的出射點(diǎn)到兩平面交線O的距離為圖5答案解析變式變式3如圖6所示，在足夠大的屏MN的上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，P為屏上一小孔，PC與MN垂直，一束質(zhì)量為m、
8、電荷量為q的粒子(不計(jì)重力)以相同的速率v從P處射入磁場(chǎng)區(qū)域，粒子入射方向在與磁場(chǎng)垂直的平面里，且分散在與PC夾角為的范圍內(nèi)，則在屏MN上被粒子打中區(qū)域的長(zhǎng)度為答案解析圖6模型模型2平行邊界磁場(chǎng)平行邊界磁場(chǎng)平行邊界存在臨界條件(如圖7所示)圖7圖8例例3如圖8所示，在屏蔽裝置底部中心位置O點(diǎn)放一醫(yī)用放射源，可通過(guò)細(xì)縫沿扇形區(qū)域向外輻射速率為v3.2106 m/s的粒子.已知屏蔽裝置寬AB9 cm，縫長(zhǎng)AD18 cm，粒子的質(zhì)量m6.641027 kg，電荷量q3.21019 C.若在屏蔽裝置右側(cè)條形區(qū)域內(nèi)加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)來(lái)隔離輻射，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.332 T，方向垂直于紙面向里，整個(gè)裝置放于真空環(huán)
9、境中.(結(jié)果可帶根號(hào))(1)若所有的粒子均不能從條形磁場(chǎng)隔離區(qū)的右側(cè)穿出，則磁場(chǎng)的寬度d至少是多少？答案解析解析解析由題意：AB9 cm，AD18 cm，可得BAOODC45所有粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑相同，設(shè)為R，根據(jù)牛頓第二定律有解得R0.2 m20 cm.由題意及幾何關(guān)系可知：若條形磁場(chǎng)區(qū)域的右邊界與沿OD方向進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子的圓周軌跡相切，則所有粒子均不能從條形磁場(chǎng)隔離區(qū)右側(cè)穿出，此時(shí)磁場(chǎng)的寬度最小，如圖甲所示.設(shè)此時(shí)磁場(chǎng)寬度dd0，由幾何關(guān)系得(2)若條形磁場(chǎng)的寬度d20 cm，則射出屏蔽裝置的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間和最短時(shí)間各是多少？解析答案解析解析設(shè)粒子在磁場(chǎng)內(nèi)做勻速圓
10、周運(yùn)動(dòng)的周期為T，則設(shè)速度方向垂直于AD進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的粒子的入射點(diǎn)為E，如圖乙所示.因磁場(chǎng)寬度d20 cm0)的帶電粒子(重力不計(jì))從AB邊的中心O以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向垂直于磁場(chǎng)且與AB邊的夾角為60，若要使粒子能從AC邊穿出磁場(chǎng)，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B需滿足答案解析圖12解析解析若粒子剛好達(dá)到C點(diǎn)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)軌跡與AC相切，如圖所示， 命題點(diǎn)三帶電粒子在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的多解問(wèn)題能力考點(diǎn)師生共研能力考點(diǎn)師生共研類型分析圖例帶電粒子電性不確定受洛倫茲力作用的帶電粒子，可能帶正電荷，也可能帶負(fù)電荷，在相同的初速度下，正、負(fù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡不同，形成多解如圖，帶電粒子以速度v
11、垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如帶正電，其軌跡為a；如帶負(fù)電，其軌跡為b磁場(chǎng)方向不確定在只知道磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，而未具體指出磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，此時(shí)必須要考慮磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不確定而形成多解如圖，帶正電粒子以速度v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若B垂直紙面向里，其軌跡為a，若B垂直紙面向外，其軌跡為b臨界狀態(tài)不唯一帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場(chǎng)時(shí)，由于粒子運(yùn)動(dòng)軌跡是圓弧狀，因此，它可能穿過(guò)磁場(chǎng)飛出，也可能轉(zhuǎn)過(guò)180從入射界面這邊反向飛出，于是形成多解運(yùn)動(dòng)具有周期性帶電粒子在部分是電場(chǎng)、部分是磁場(chǎng)空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)往往具有周期性，因而形成多解例例6(2017湖北華中師大一附中模擬)如圖13甲所示，M、N為豎直放置彼此平行的
12、兩塊平板，板間距離為d，兩板中央各有一個(gè)小孔O、O正對(duì)，在兩板間有垂直于紙面方向的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化如圖乙所示.有一群正離子在t0時(shí)垂直于M板從小孔O射入磁場(chǎng).已知正離子質(zhì)量為m、帶電荷量為q，正離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期都為T0，不考慮由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的電場(chǎng)的影響，不計(jì)離子所受重力.求：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小.答案解析圖13解析解析設(shè)垂直于紙面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?(2)要使正離子從O垂直于N板射出磁場(chǎng)，正離子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度v0的可能值.答案解析的方向，以大小不同的速率射入正方形內(nèi)，那么下列說(shuō)法中正確的是A.若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是 則
13、它一定從cd邊射出磁場(chǎng)B.若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是 則它一定從ad邊射出磁場(chǎng)C.若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是 則它一定從bc邊射出磁場(chǎng)D.若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是t0，則它一定從ab邊射出磁場(chǎng) 答案解析圖14變式變式5(多選)如圖14所示，垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在正方形abcd區(qū)域內(nèi)，O點(diǎn)是cd邊的中點(diǎn).一個(gè)帶正電的粒子僅在磁場(chǎng)力的作用下，從O點(diǎn)沿紙面以垂直于cd邊的速度射入正方形內(nèi)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t0后剛好從c點(diǎn)射出磁場(chǎng).現(xiàn)設(shè)法使該帶電粒子從O點(diǎn)沿紙面以與Od成30角解析解析如圖所示，作出剛好從ab邊射出的軌跡、剛好從bc邊射出的軌跡、從cd邊射出的軌跡和剛好從ad邊射出
14、的軌跡.由從O點(diǎn)沿紙面以垂直于cd邊的速度射入正方形內(nèi)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t0后剛好從c點(diǎn)射出磁場(chǎng)可知，帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期是2t0.可知，從ad邊射出磁場(chǎng)經(jīng)歷的時(shí)間一定小于 從ab邊射出磁場(chǎng)經(jīng)歷的時(shí)間一定大于等于 小于 從bc邊射出磁場(chǎng)經(jīng)歷的時(shí)間一定大于等于 小于 從cd邊射出磁場(chǎng)經(jīng)歷的時(shí)間一定是 綜上可知，A、C正確，B、D錯(cuò)誤.課時(shí)作業(yè)1.下列說(shuō)法正確的是A.運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為0的地方，一定受到洛倫茲力的作用B.運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力的作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為0C.洛倫茲力既不能改變帶電粒子的動(dòng)能，也不能改變帶電粒子的速度D.洛倫茲力對(duì)帶電粒子總不做功答案1234567
15、891011雙基鞏固練雙基鞏固練12 2.如圖1為云室中某粒子穿過(guò)鉛板P前后的軌跡.云室中勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向與軌跡所在平面垂直.由此可知粒子A.一定帶正電B.一定帶負(fù)電C.不帶電D.可能帶正電，也可能帶負(fù)電1234567891011答案圖112 3.如圖2所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩個(gè)質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子a、b，以不同的速率沿著AO方向?qū)?zhǔn)圓心O射入磁場(chǎng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖.若帶電粒子只受洛倫茲力的作用，則下列說(shuō)法正確的是A.a粒子速率較大B.b粒子速率較大C.b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)D.a、b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間一樣長(zhǎng)1234567891011答案圖212 4.如圖3所示，長(zhǎng)直
16、導(dǎo)線ab附近有一帶正電荷的小球用絕緣絲線懸掛在M點(diǎn).當(dāng)ab中通以由ba的恒定電流時(shí)，下列說(shuō)法正確的是A.小球受磁場(chǎng)力作用，方向與導(dǎo)線垂直且垂直紙面向里B.小球受磁場(chǎng)力作用，方向與導(dǎo)線垂直且垂直紙面向外C.小球受磁場(chǎng)力作用，方向與導(dǎo)線垂直并指向左方D.小球不受磁場(chǎng)力作用1234567891011答案圖312 A.向左 B.向右C.垂直紙面向里 D.垂直紙面向外5.如圖4所示，一正電荷水平向右射入蹄形磁鐵的兩磁極間.此時(shí)，該電荷所受洛倫茲力的方向是1234567891011答案圖412 A.該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里B.所有電子在磁場(chǎng)中的軌跡相同C.速率大于v0的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)D.所有電
17、子的速度方向都改變了26.(多選)(2018安徽蕪湖調(diào)研)如圖5所示，虛線上方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；一群電子以不同速率v從邊界上的P點(diǎn)以相同的方向射入磁場(chǎng).其中某一速率為v0的電子從Q點(diǎn)射出.已知電子入射方向與邊界夾角為，則由以上條件可判斷1234567891011答案圖512 解析解析解析由左手定則可知，該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，A選項(xiàng)正確；123456789101112 由 可知所有電子在磁場(chǎng)中的軌跡不相同，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；由 所以所有電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間都相同，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；所有電子偏轉(zhuǎn)角度相同，所有電子的速度方向都改變了2，D選項(xiàng)正確.綜上本題選A、D.7.如圖6所示為一圓形區(qū)
18、域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在O點(diǎn)處有一放射源，沿半徑方向射出速率為v的不同帶電粒子，其中帶電粒子1從A點(diǎn)飛出磁場(chǎng)，帶電粒子2從B點(diǎn)飛出磁場(chǎng)，不考慮帶電粒子的重力，則A.帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的比荷的比為31B.帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的比荷的比為C.帶電粒子1與帶電粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的比為21D.帶電粒子1與帶電粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的比為121234567891011答案解析圖612 123456789101112 8.(多選)(2018廣東廣州模擬)如圖7所示，真空中xOy平面內(nèi)有一束寬度為d的帶正電粒子束沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，所有粒子為同種粒子，速度大小相等，在第一象限內(nèi)有一方向垂直xOy
19、平面的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)(圖中未畫出)，所有帶電粒子通過(guò)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后都會(huì)聚于x軸上的a點(diǎn).下列說(shuō)法中正確的是A.磁場(chǎng)方向一定是垂直xOy平面向里B.所有粒子通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)的時(shí)間相同C.所有粒子在磁場(chǎng)區(qū)運(yùn)動(dòng)的半徑相等D.磁場(chǎng)區(qū)邊界可能是圓，也可能是其他曲線1234567891011答案解析圖712 解析解析由題意可知，正粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，都集中于一點(diǎn)a，根據(jù)左手定則可知，磁場(chǎng)的方向垂直平面向外，故A錯(cuò)誤；由洛倫茲力提供向心力，可得 而運(yùn)動(dòng)的時(shí)間還與圓心角有關(guān)，因此粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不等，故B錯(cuò)誤；由洛倫茲力提供向心力，可得 由于為同種粒子，且速度大小相等，所以它們的運(yùn)動(dòng)半徑相等，故C正確；所有帶電粒子通過(guò)磁場(chǎng)
20、偏轉(zhuǎn)后都會(huì)聚于x軸上的a點(diǎn)，因此磁場(chǎng)區(qū)邊界可能是圓，也可能是圓弧，故D正確；故選C、D.123456789101112 9.(多選)(2018甘肅平?jīng)鲑|(zhì)檢)如圖8所示，ABCA為一半圓形的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng).O為圓心，F(xiàn)、G分別為半徑OA和OC的中點(diǎn)，D、E點(diǎn)位于邊界圓弧上，且DFEGBO.現(xiàn)有三個(gè)相同的帶電粒子(不計(jì)重力)以相同的速度分別從B、D、E三點(diǎn)沿平行BO方向射入磁場(chǎng)，其中由B點(diǎn)射入磁場(chǎng)的粒子1恰好從C點(diǎn)射出.由D、E兩點(diǎn)射入的粒子2和粒子3從磁場(chǎng)某處射出，則下列說(shuō)法正確的是A.粒子2從O點(diǎn)射出磁場(chǎng)B.粒子3從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)C.粒子1、2、3在磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為323D.粒子2、3經(jīng)磁場(chǎng)偏
21、轉(zhuǎn)角相同1234567891011答案解析12 綜合提升練綜合提升練圖8123456789101112 解析解析從B點(diǎn)射入磁場(chǎng)的粒子1恰好從C點(diǎn)射出，可知帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑等于磁場(chǎng)的半徑，由D點(diǎn)射入的粒子2的圓心為E點(diǎn)，由幾何關(guān)系可知該粒子從O點(diǎn)射出，同理可知粒子3從C點(diǎn)射出，A、B正確；1、2、3三個(gè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心角為90、60、60，運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為322，C錯(cuò)誤，D正確.123456789101112 10.如圖9所示，邊界OA與OC之間分布有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，邊界OA上有一個(gè)粒子源S.某一時(shí)刻，從S平行于紙面向各個(gè)方向發(fā)射出大量帶正電的同種粒子(不計(jì)粒子的重力及粒子
22、間的相互作用)，所有粒子的初速度大小相同，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間有大量粒子從邊界OC射出磁場(chǎng).已知AOC60，從邊界OC射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間等于 (T為粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期)，則從邊界OC射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為答案解析圖9解析解析由左手定則可知，粒子在磁場(chǎng)中做逆時(shí)針方向的圓周運(yùn)動(dòng).由粒子速度大小都相同，故軌跡弧長(zhǎng)越小，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間就越短；而弧長(zhǎng)越小，弦長(zhǎng)也越短，所以從S點(diǎn)作OC的垂線SD，則SD為最短弦，可知粒子從D點(diǎn)射出時(shí)運(yùn)行時(shí)間最短，如圖所示，根據(jù)最短時(shí)間為 可知OSD為等邊三角形，粒子圓周運(yùn)動(dòng)半徑RSD，過(guò)S點(diǎn)作OA的垂線交OC于E點(diǎn)，由幾何關(guān)系可知SE2SD，S
23、E為圓弧軌跡的直徑，所以從E點(diǎn)射出，對(duì)應(yīng)弦最長(zhǎng)，運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)，且t 故B項(xiàng)正確.123456789101112 11.如圖10所示，半徑為R的圓形區(qū)域位于正方形ABCD的中心，圓形區(qū)域內(nèi)、外有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子以速率v0沿紙面從M點(diǎn)平行于AB邊沿半徑方向射入圓形磁場(chǎng)，在圓形磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)90從N點(diǎn)射出，且恰好沒射出正方形磁場(chǎng)區(qū)域，粒子重力不計(jì)，求：(1)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；1234567891011答案解析圖1012 解析解析粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，設(shè)粒子在圓形磁場(chǎng)中的軌跡半徑為r1，1234567891
24、011由幾何關(guān)系r1R.12 (2)正方形區(qū)域的邊長(zhǎng)；1234567891011答案解析解析解析設(shè)粒子在正方形磁場(chǎng)中的軌跡半徑為r2，粒子恰好不從AB邊射出，12 答案答案4R正方形的邊長(zhǎng)L2r12r24R.(3)粒子再次回到M點(diǎn)所用的時(shí)間.1234567891011答案解析12 12.如圖11所示，在坐標(biāo)系xOy中，第一象限內(nèi)充滿著兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)a和b，OP為分界線，在磁場(chǎng)a中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B，方向垂直于紙面向里，在磁場(chǎng)b中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向外，P點(diǎn)坐標(biāo)為(4l,3l).一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從P點(diǎn)沿y軸負(fù)方向射入磁場(chǎng)b，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，粒子恰能經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O，不計(jì)粒子重力.求：(1)粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的最短時(shí)間是多少？1234567891011答案解析12 圖11當(dāng)粒子先在磁場(chǎng)b中運(yùn)動(dòng)，后進(jìn)入磁場(chǎng)a中運(yùn)動(dòng)，然后從O點(diǎn)射出時(shí)，粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)所用的時(shí)間最短，如圖所示.根據(jù)幾何知識(shí)得 故37123456789101112 解析解析設(shè)粒子的入射速度為v，用Ra、Rb、Ta、Tb分別表示粒子在磁場(chǎng)a中和磁場(chǎng)b中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期，則有123456789101112 粒子在磁場(chǎng)b和磁場(chǎng)a中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為故從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的時(shí)間為(2)粒子運(yùn)動(dòng)的速度大小可能是多少？答案解析解析解析由題意及上圖可知123456789101112
物理第九章 磁場(chǎng) 第2講 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用
