高中物理SWSJ教科版选修31教学案第三章 第4节 磁场对运动电荷的作用洛伦兹力含答案.docx
- 文档编号:26322016
- 上传时间:2023-06-17
- 格式:DOCX
- 页数:30
- 大小:241.76KB
高中物理SWSJ教科版选修31教学案第三章 第4节 磁场对运动电荷的作用洛伦兹力含答案.docx
《高中物理SWSJ教科版选修31教学案第三章 第4节 磁场对运动电荷的作用洛伦兹力含答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理SWSJ教科版选修31教学案第三章 第4节 磁场对运动电荷的作用洛伦兹力含答案.docx(30页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高中物理SWSJ教科版选修31教学案第三章第4节磁场对运动电荷的作用洛伦兹力含答案
2019-2020年高中物理(SWSJ)教科版选修3-1教学案:
第三章第4节磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力(含答案)
1.运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力,
其大小与运动电荷的电荷量、运动速度、磁感
应强度有关,方向可用左手定则判断。
2.洛伦兹力公式F洛=qvB,其中v与B相互垂
直,当v与B平行时,运动电荷所受洛伦兹力
大小为零。
3.带电粒子垂直于磁场方向进入匀强磁场中,做
匀速圆周运动,运动半径R=,周期T=。
一、洛伦兹力
1.定义
运动电荷在磁场中受到的磁场力,叫洛伦兹力。
2.与安培力的关系
静止的通电导线在磁场中受到的安培力,在数值上等于大量定向运动电荷受到的洛伦兹力的总和。
即安培力是洛伦兹力的宏观表现,而洛伦兹力是安培力的微观本质。
3.洛伦兹力的方向判断——左手定则
(1)正电荷所受洛伦兹力的方向
伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,且处于同一平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,四指指向为正电荷运动的方向,那么,拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。
(2)负电荷所受洛伦兹力的方向
同样应用左手定则判断,只是四指指向负电荷运动的相反方向,拇指所指的方向即为负电荷所受洛伦兹力的方向。
4.洛伦兹力的大小
(1)洛伦兹力公式的推导
如图341所示,有一段静止导线长为L,横截面积为S,单位体积内的自由电荷数为n,自由电荷所带电荷量为q,自由电荷定向移动的速率为v。
设长度为L的导线中的自由电荷在t秒内全部通过截面A,导线垂直于磁场放置。
图341
则I===nSvq
F安=BIL=BnSvqL
这段导线中自由电荷的总数N=nSL
所以每个自由电荷受到的洛伦兹力F洛==qvB。
(2)当电荷垂直磁场方向射入时,F洛=qvB。
(3)当电荷的速度方向和磁场方向平行时,F洛=0。
二、带电粒子在磁场中的运动
1.运动特点
由于带电粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力方向总是与速度方向垂直且大小不变,因此带电粒子将做匀速圆周运动,圆周运动的轨道平面与磁场方向垂直,其向心力来自洛伦兹力。
2.半径公式
带电粒子q,以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力。
qvB=m,解得:
R=。
3.周期公式
由T=可得:
T=。
可见粒子做圆周运动的周期与粒子运动速度v和半径R无关。
1.自主思考——判一判
(1)运动的电荷在磁场中受的力叫洛伦兹力,正电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相同,负电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相反。
(×)
(2)同一电荷,以相同大小的速度进入磁场,速度方向不同时,洛伦兹力的大小不同。
(√)
(3)若电荷的速度方向与磁场平行时,不受洛伦兹力。
(√)
(4)带电粒子进入匀强磁场中一定做匀速圆周运动。
(×)
(5)带电粒子的速度越大,在磁场中做圆周运动的半径越大。
(×)
(6)带电粒子的速度越大,在磁场中做圆周运动的周期越小。
(×)
2.合作探究——议一议
(1)电荷放在电场中一定会受到电场力的作用,那么电荷放入磁场中也一定会受到磁场力的作用吗?
提示:
不一定。
当电荷在磁场中静止或沿着磁场方向运动时,电荷不会受到磁场力作用。
只有当电荷的运动方向与磁场方向不平行时,才受洛伦兹力作用。
(2)在利用左手定则判断带电粒子在磁场中所受到的洛伦兹力的方向时,四指所指的方向是否一定为电荷运动的方向?
提示:
根据左手定则,四指所指的方向为正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。
(3)带电粒子在匀强磁场中可能做哪些运动?
提示:
带电粒子平行于磁场方向进入匀强磁场后做匀速直线运动;垂直于匀强磁场方向进入匀强磁场后做匀速圆周运动;斜着进入匀强磁场后做螺旋线运动。
对洛伦兹力的理解
1.对洛伦兹力方向的理解
(1)决定洛伦兹力方向的因素有三个:
电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向。
当电荷电性一定时,其他两个因素中,如果只让一个因素相反,则洛伦兹力方向必定相反;如果同时让两个因素相反,则洛伦兹力方向将不变。
(2)在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时,由左手定则可知,洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直,又与电荷的运动方向垂直,即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的平面。
(3)由于洛伦兹力的方向总是跟运动电荷的速度方向垂直,所以洛伦兹力对运动电荷不做功,洛伦兹力只能改变电荷速度的方向,不能改变电荷速度的大小。
2.洛伦兹力与安培力的区别和联系
区 别
联 系
①洛伦兹力是指单个运动的带电粒子所受到的磁场力,而安培力是指通电导线(即大量带电粒子)所受到的磁场力
②洛伦兹力永不做功,而安培力可以做功
①安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观解释
②大小关系:
F安=NF洛(N是导体中定向运动的电荷数)
③方向关系:
洛伦兹力与安培力的方向一致,均可用左手定则进行判断
3.洛伦兹力与电场力的比较
洛伦兹力
电场力
产生
条件
仅在运动电荷的速度方向与B不平行时,运动电荷才受到洛伦兹力
带电粒子只要处在电场中,一定受到电场力
大小
方向
F=qvBsinθ,方向与B垂直,与v垂直,用左手定则判断
F=qE,F的方向与E同向或反向
特点
洛伦兹力永不做功
电场力可做正功、负功或不做功
相同点
反映了电场和磁场都具有力的性质
[典例] 下列各选项中,电荷的速度方向、磁场方向和电荷的受力方向之间关系正确的是( )
[思路点拨]
左手定则―→四指指向
[解析] 根据左手定则可知:
A图中电荷运动方向与磁场方向在一条线上,不受洛伦兹力,故A错误;B图中电荷运动方向与磁场方向在一条线上,不受洛伦兹力,故B错误;C图中洛伦兹力方向向下,C正确;D图中洛伦兹力的方向应向上,故D错误。
[答案] C
1.在下列选项的四个图中,标出了匀强磁场的磁感应强度B的方向、带正电的粒子在磁场中速度v的方向和其所受洛伦兹力F洛的方向,其中正确表示这三个方向关系的图是( )
解析:
选B 根据左手定则可知A图中洛伦兹力方向向下,故A错误;B图中洛伦兹力的方向向上,故B正确;C图中洛伦兹力方向应该垂直纸面向外,故C错误;D图中洛伦兹力方向应该垂直纸面向里,故D错误。
2.地球有较强的磁场,由于地磁场的作用,可以使从太阳发出的高能粒子流在射向地面时发生偏转,因此起到保护地球上的生命免受高能粒子流伤害的作用。
已知地球赤道上空地磁场的磁感线方向是由南向北的,从太阳喷射出的质子(带正电)垂直与地面射向赤道,在地磁场的作用下,这些质子将向哪个方向偏转( )
A.向东 B.向南
C.向西D.向北
解析:
选A 地球赤道上空地磁场的磁感线方向由南向北,射向赤道的带正电粒子垂直于地面向下,根据左手定则可判断带正电的粒子受力向东,A正确。
3.带电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动,下列说法中正确的是( )
A.只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同
B.如果把+q改为-q,且速度反向、大小不变,则洛伦兹力的大小、方向均不变
C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D.粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变
解析:
选B 因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关,而且与粒子速度的方向有关。
例如,当粒子速度与磁场垂直时,F=qvB,当粒子速度与磁场平行时,F=0。
又由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直,因而速度方向不同时,洛伦兹力的方向也不同,所以A选项错。
因为+q改为-q且速度反向时所形成的电流方向与原+q运动形成的电流方向相同,由左手定则可知洛伦兹力方向不变,再由F=qvB知大小不变,所以B选项正确。
因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角,所以C选项错。
因为洛伦兹力总与速度方向垂直,因此洛伦兹力不做功,粒子动能不变,但洛伦兹力可改变粒子的运动方向,使粒子速度的方向不断改变,所以D选项错。
带电粒子在有界匀强磁场中的运动
1.分析思路
研究带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的问题,应按照“一画轨迹,二找圆心,三定半径”的基本思路分析。
(1)圆心的确定
带电粒子进入一个有界磁场后的轨道是一段圆弧,其圆心一定在与速度方向垂直的直线上。
通常有两种确定方法。
a.已知入射方向和出射方向时,可以通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线,两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图342甲所示,图中P为入射点,M为出射点,O为轨道圆心)。
图342
b.已知入射方向和出射点的位置时,可以通过入射点作入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作其中垂线,这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图乙所示,P为入射点,M为出射点,O为轨道圆心)。
(2)运动半径的确定
作入射点、出射点对应的半径,并作出相应的辅助三角形,利用三角形的解析方法或其他几何方法,求解出半径的大小,并与半径公式r=联立求解。
(3)运动时间的确定
粒子在磁场中运动一周的时间为T,当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时,其运动时间可由下式表示:
t=T。
可见粒子转过的圆心角越大,所用时间越长。
2.解题的一般步骤
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的解题方法——三步法:
(1)画轨迹,定圆心:
根据题意分析带电粒子在磁场中的受力情况,确定它在磁场中的运动轨迹是圆还是一段圆弧,根据粒子入射、出射磁场时的方向,粗略画出粒子在磁场中的运动轨迹,并在此基础上定出圆周运动的圆心位置。
(2)求半径或圆心角:
主要利用几何关系求出。
圆心角的确定:
带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向之间的夹角φ叫做偏向角,偏向角等于圆弧轨道
对应的圆心角α,即α=φ,如图343所示。
图343
(3)找联系用规律:
首先寻找轨迹半径与磁感应强度、运动速度的联系,偏转角度(圆心角)与运动时间、周期的联系等,然后运用规律,即牛顿第二定律和圆周运动规律,特别是周期公式、半径公式去分析求解。
[典例] 如图344所示,在xOy平面内,y≥0的区域有垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,一质量为m、带电量大小为q的粒子从原点O沿与x轴正方向成60°角方向以v0射入,粒子的重力不计,求带电粒子在磁场中运动的时间和带电粒子离开磁场时的位置。
图344
[思路点拨] 解答本题时可按以下思路分析:
⇒⇒⇒⇒
[解析] 当带电粒子带正电时,轨迹如图中OAC,对粒子,由于洛伦兹力提供向心力,则
qv0B=m,R=,
T=
故粒子在磁场中的运动时间t1=T=
粒子在C点离开磁场OC=2R·sin60°=
故离开磁场的位置为
当带电粒子带负电时,轨迹如图中ODE所示,同理求得粒子在磁场中的运动时间t2=T=
离开磁场时的位置为。
[答案] 或
带电粒子在不同边界匀强磁场中的运动特点
带电粒子在有界匀强磁场中的运动是指在局部空间存在着匀强磁场,带电粒子从磁场区域外垂直磁场方向射入磁场区域,在磁场区域内经历一段匀速圆周运动,也就是通过一段圆弧后离开磁场区域的运动过程。
解决这一类问题时,找到粒子在磁场中运动的圆心位置、半径大小以及与半径相关的几何关系是解题的关键。
(1)磁场边界的类型
(2)有界磁场中运动的对称性
①从某一直线边界射入的粒子,从同一边界射出时,速度与边界的夹角相等。
②在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必沿径向射出。
(3)带电粒子在磁场中的运动时间
①当速度v一定时,弧长越长,圆心角越大,则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长。
②当速率v变化时,必须看圆心角,圆心角越大的,运动时间越长。
1.一质量为m、电荷量为q的带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动,其效果相当于一环形电流,则此环形电流为多大( )
A.B.
C.D.
解析:
选A 粒子在磁场中做匀速圆周运动,有qvB=m,即r=;粒子运动的周期为T==,等效电流为I==,选项A正确。
2.如图345所示圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c,以不同的速率沿着AO方向对准圆心O射入磁场,其运动轨迹如图所示。
若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是( )
图345
A.a粒子速率最大
B.c粒子在磁场中运动的时间最长
C.c粒子速率最大
D.它们做圆周运动的周期Ta 解析: 选C 粒子在磁场中做匀速圆周运动时,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得qvB=m,解得: r=。 由于三个带电粒子的质量、电荷量均相同,在同一个磁场中,当速度越大时、轨道半径越大,由图示可知,a粒子的轨道半径最小,粒子c的轨道半径最大,则a粒子速率最小,c粒子的速率最大,故A错误,C正确;粒子在磁场中做圆周运动的周期: T=,粒子在磁场中的运动时间: t=T,三粒子运动周期相同,由图示可知,a在磁场中运动的偏转角最大,对应时间最长,故B、D错误。 3.(多选)如图346所示,在一矩形区域内,不加磁场时,不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入,穿过此区域的时间为t。 若加上磁感应强度大小为B、水平向外的匀强磁场,带电粒子仍以原来的初速度入射,粒子飞出时偏离原方向60°,利用以上数据可求出下列物理量中的( ) 图346 A.带电粒子的比荷 B.带电粒子在磁场中运动的周期 C.带电粒子的初速度 D.带电粒子在磁场中运动的半径 解析: 选AB 设带电粒子的初速度为v0,由几何关系可得,带电粒子在磁场中运动的轨迹所对圆心角为60°,磁场宽度l=rsin60°=sin60°,又未加磁场时有l=v0t,所以可求得比荷=,选项A正确;周期T=也可求出,选项B正确;由于求解过程中初速度v0总是被约去,所以无法求出,则半径r也无法求出,选项C、D错误。 带电粒子在磁场中运动的临界问题 [典例] (多选)长为L的水平极板间,有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,板间距离也为L,极板不带电。 现有质量为m,电荷量为q的带正电粒子(重力不计),从左边极板间中点处垂直磁场以速度v水平射入,如图347所示。 欲使粒子不打在极板上,可采用的办法是( ) 图347 A.使粒子速度v< B.使粒子速度v> C.使粒子速度v> D.使粒子速度<v< [思路点拨] 求解本题时应把握以下两点: (1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。 (2)粒子从右边缘飞出或从左边缘飞出的临界条件。 [解析] 当粒子恰好从上极板右边缘飞出时(如图所示),半径为R,则L2+2=R2,R=L。 由R=得v==,即当粒子的速度v>时,粒子就打不到极板上。 当粒子恰好从上极板左边缘飞出时(如图所示),R=,由R=得v==,即当粒子的速度v<时,粒子也不能打到极板上。 故欲使粒子不打到极板上,则v<或v>。 故A、B正确。 [答案] AB 带电粒子在有界匀强磁场中运动,有时会出现临界(极值)问题。 分析该类题目的关键是找出临界(极值)条件,而分析临界(极值)条件的方法是以题目中的“恰好”“最大”“至少”等词语为突破口,挖掘隐含条件,分析可能的情况。 必要时画几个不同半径的圆周的轨迹,就能顺利地找到临界条件。 1.如图348所示,一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入一正方形的匀强磁场区,对从ab边离开磁场的电子,下列判断正确的是( ) 图348 A.从a点离开的电子速度最小 B.从a点离开的电子在磁场中运动时间最长 C.从b点离开的电子运动半径最小 D.从b点离开的电子速度偏转角最小 解析: 选C 根据带电粒子的运动轨迹可知,从a点离开的电子运动半径最大,偏转角最小;从b点离开的电子半径最小,根据R=可知,从a点离开的电子运动速度最大;根据t=T可知,从a点离开的电子在磁场中运动时间最短;故选项C正确。 2.一宽为L的匀强磁场区域,磁感应强度为B,如图349所示,一质量为m、电荷量为-q的粒子以某一速度(方向如图中所示)射入磁场。 若不使粒子从右边界飞出,则其最大速度应为多大? (不计粒子重力) 图349 解析: 要使粒子不从右边界飞出,则当速度达到最大时运动轨迹应与磁场右边界相切,由几何关系可知半径r满足r+rcosθ=L 解得r= 由于粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,故有 Bqv=m 解得v==。 答案: 1.(2015·全国卷Ⅰ)两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。 一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力),从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后,粒子的( ) A.轨道半径减小,角速度增大 B.轨道半径减小,角速度减小 C.轨道半径增大,角速度增大 D.轨道半径增大,角速度减小 解析: 选D 分析轨道半径: 带电粒子从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后,粒子的速度v大小不变,磁感应强度B减小,由公式r=可知,轨道半径增大。 分析角速度: 由公式T=可知,粒子在磁场中运动的周期增大,根据ω=知角速度减小。 选项D正确。 2.如图1所示,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)。 一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出,从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O。 已知粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变。 不计重力。 铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为( ) 图1 A.2 B. C.1 D. 解析: 选D 根据题图中的几何关系及带电粒子在匀强磁场中的运动性质可知: 带电粒子在铝板上方做匀速圆周运动的轨道半径r1是其在铝板下方做匀速圆周运动的轨道半径r2的2倍。 设粒子在P点的速度为v1,根据牛顿第二定律可得qv1B1=,则B1==;同理,B2==,则=,D正确,A、B、C错误。 3.(多选)(2015·全国卷Ⅱ)有两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,Ⅰ中的磁感应强度是Ⅱ中的k倍。 两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动。 与Ⅰ中运动的电子相比,Ⅱ中的电子( ) A.运动轨迹的半径是Ⅰ中的k倍 B.加速度的大小是Ⅰ中的k倍 C.做圆周运动的周期是Ⅰ中的k倍 D.做圆周运动的角速度与Ⅰ中的相等 解析: 选AC 两速率相同的电子在两匀强磁场中做匀速圆周运动,且Ⅰ磁场磁感应强度B1是Ⅱ磁场磁感应强度B2的k倍。 由qvB=得r=∝,即Ⅱ中电子运动轨迹的半径是Ⅰ中的k倍,选项A正确。 由F合=ma得a==∝B,所以=,选项B错误。 由T=得T∝r,所以=k,选项C正确。 由ω=得==,选项D错误。 4.“人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体,使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部,而不与装置器壁碰撞。 已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比,为约束更高温度的等离子体,则需要更强的磁场,以使带电粒子在磁场中的运动半径不变。 由此可判断所需的磁感应强度B正比于( ) A. B.T C.D.T2 解析: 选A 由题意可知,等离子体的动能Ek=cT(c是比例系数),在磁场中做半径一定的圆周运动,由qvB=m可知,B===,因此A项正确,B、C、D项错误。 5.(多选)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,图2中的正方形为其边界。 一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射。 这两种粒子带同种电荷,它们的电荷量、质量均不同,但其比荷相同,且都包含不同速率的粒子,不计重力,下列说法正确的是( ) 图2 A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同 B.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同 C.在磁场中运动时间相同的粒子,其运动轨迹一定相同 D.在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角一定越大 解析: 选BD 入射速度不同的粒子,若它们入射速度方向相同,且从左边边界出去,则运动时间相同,虽然轨迹不一样,但圆心角相同,故A错误;在磁场中半径r=,运动圆弧对应的半径与速率成正比,故B正确;在磁场中运动时间: t=(θ为转过圆心角),虽圆心角可能相同,但半径可能不同,所以运动轨迹不同,故C错误;由于它们的周期相同,在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角也一定越大,故D正确。 6.(多选)在一个边界为等边三角形的区域内,存在一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场,在磁场边界上的P点处有一个粒子源,发出比荷相同的三个粒子a、b、c(不计重力)沿同一方向进入磁场,三个粒子通过磁场的轨迹如图3所示,用ta、tb、tc分别表示a、b、c通过磁场的时间;用ra、rb、rc分别表示a、b、c在磁场中的运动半径,则下列判断正确的是( ) 图3 A.ta=tb>tcB.tc>tb>ta C.rc>rb>raD.rb>ra>rc 解析: 选AC 粒子在磁场中做匀速圆周运动,由图示情景可知: 粒子轨道半径: rc>rb>ra, 粒子转过的圆心角: θa=θb>θc, 粒子在磁场中做圆周运动的周期: T=, 由于粒子的比荷相同、B相同,则粒子周期相同, 粒子在磁场中的运动时间: t=T, 由于θa=θb>θc,T相同,则: ta=tb>tc,故A、C正确,B、D错误。 7.如图4所示,在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上,有两个质量和电荷量均相同的正、负离子,从O点以相同的速度射入磁场中,射入方向均与边界成θ角。 若不计重力,关于正、负离子在磁场中的运动,下列说法不正确的是( ) 图4 A.运动的时间相同 B.运动的轨道半径相同 C.重新回到边界的速度大小和方向都相同 D.重新回到边界的位置与O点距离相同 解析: 选A 粒子在磁场中运动周期为T=,则知两个离子圆周运动的周期相等。 根据左手定则分析可知,正离子逆时针偏转,负离子顺时针偏转,重新回到边界时正离子的速度偏向角为2π-2θ,轨迹的圆心角也为2π-2θ,运动时间t1=T。 同理,负离子运动时间t2=T,显然时间不等,故A错误;根据牛顿第二定律得: qvB=m得: r=,由q、v、B大小均相同,则r相同,故B正确;正负离子在磁场中均做匀速圆周运动,速度沿轨迹的切线方向,根据圆的对称性可知,重新回到边界时速度大小与方向相同,故C正确;根据几何知识得知重新回到边界的位置与O点距离s=2rsinθ,r、θ相同,则s相同,故D正确。 8.如图5所示,有界匀强磁场边界线SP∥MN,速度不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场,其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直,穿过b点的粒子,其速度方向与MN成60°角,设两粒子从S到a、b所需的时间分别为t1、t2,则t1∶t2为( ) 图5 A.1∶3 B.4∶3 C.1∶1 D.3∶2 解析: 选D 画出运动轨迹,过a点的粒子转过90°,过b点的粒子转过60°,故选项D正确。 9.如图6所示,在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,ab是圆的直径。 一带电粒子从a点射入磁场,速度大小为v、方向与ab成30°角时,恰好从b点飞出磁场,且粒子在磁场中运动的时间为t;若同一带电粒子从a点沿ab方向射入磁场,也经时间t飞出磁场,则其速度大小为( ) 图6 A.vB.v C.vD.v 解析: 选C 设圆形区域的半径为R。 带电粒子进入磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,则有: qvB=m,得r=,r∝v① 当粒子从b点飞出磁场时,入射速度与出射速度与ab的夹角相等,故速度的偏转角为60°,轨迹对应的圆心角为60°。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高中物理SWSJ教科版选修31教学案第三章 第4节 磁场对运动电荷的作用洛伦兹力含答案 高中物理 SWSJ 教科版 选修 31 教学 第三 磁场 运动 电荷 作用 洛伦兹力含 答案