高中物理学案九带电粒子在磁场中的圆周运动复习学案（含解析）新人教版选修3-1
高中物理学案九带电粒子在磁场中的圆周运动复习学案（含解析）新人教版选修3-1学案九 带电粒子在磁场中的圆周运动一、带电粒子在磁场中运动的基本问题(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向共同确定的平面，所以洛伦兹力只改变速度方向，不改变速度大小，即洛伦兹力永不做功．(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化．(3)用左手定则判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，要注意将四指指向电荷运动的反方向．【例1】如图所示，设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，已知一粒子在重力、电场力和洛伦兹力作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，以下说法正确的是( )A．这粒子必带正电荷B．A点和B点在同一高度C．粒子在C点时速度最大D．粒子到达B点后，将沿曲线返回A点针对训练1．三个完全相同的小球a、b、c带有相同电荷量的正电荷，从同一高度由静止开始下落，当落下h1高度后a球进入水平向左的匀强电场，b球进入垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，它们到达水平面上的速度大小分别用va、vb、vc表示，它们的关系是( )A．va>vb＝vc B．va＝vb＝vc C．va>vb>vc D．va＝vb>vc二、带电粒子在有界磁场中的运动带电粒子在有界磁场中运动的几种常见情形1．直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示)2．平行边界(存在临界条件，如图所示)3．圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示)【例2】电子质量为m，电荷量为q，以速度v0与x轴成θ角射入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后落在x轴上的P点，如图所示，求：(1) 的长度；(2)电子由O点射入到落在P点所需的时间t.针对训练2．如图所示为一圆形区域的匀强磁场，在O点处有一放射源，沿半径方向射出速率为v的不同带电粒子，其中带电粒子1从A点飞出磁场，带电粒子2从B点飞出磁场，不考虑带电粒子的重力．则( )A．带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为3∶1B．带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为∶1C．带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为2∶1D．带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为1∶2三、带电粒子运动的临界和极值问题带电体在磁场中的临界问题的处理方法带电粒子进入有界磁场区域，一般存在临界问题，处理的方法是寻找临界状态，画出临界轨迹：粒子射出或不射出磁场的临界状态是带电体运动的轨迹与磁场边界相切．【例3】如图所示，abcd是一个边长为L的正方形，它是磁感应强度为B的匀强磁场横截面的边界线．一带电粒子从ad边的中点O与ad边成θ＝30°角且垂直于磁场方向射入．若该带电粒子所带电荷量为q、质量为m(重力不计)，则该带电粒子在磁场中飞行时间最长是多少？若要带电粒子飞行时间最长，带电粒子的速度必须符合什么条件？针对训练3．如图所示，PN和MQ两板平行且板间存在垂直纸面向里的匀强磁场，两板间距离及PN和MQ长均为d，一带正电的质子从PN板的正中间O点以速度v0垂直射入磁场，为使质子能射出两板间，试求磁感应强度B的大小．已知质子带电荷量为e，质量为m.课时训练1.如图所示，在加有匀强磁场的区域中，一垂直于磁场方向射入的带电粒子轨迹如图所示，由于带电粒子与沿途的气体分子发生碰撞，带电粒子的动能逐渐减小，则下列说法中正确的是（ ）A. 带电粒子带正电，是从B点射入的B. 带电粒子带负电，是从B点射入的C. 带电粒子带负电，是从A点射入的D. 带电粒子带正电，是从A点射入的2．如图所示，a和b带电荷量相同，以相同动能从A点射入磁场，在匀强磁场中做圆周运动的半径ra＝2rb，则可知(重力不计) ( )A．两粒子都带正电，质量比ma/mb＝4 B．两粒子都带负电，质量比ma/mb＝4C．两粒子都带正电，质量比ma/mb＝1/4 D．两粒子都带负电，质量比ma/mb＝1/43.如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O和y轴上的点a(0，L)．一质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场，并从x轴上的b点射出磁场．此时速度方向与x轴正方向的夹角为60°.下列说法中正确的是( )A．电子在磁场中运动的时间为B．电子在磁场中运动的时间为C．磁场区域的圆心坐标为(，)D．电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0，－2L)4．如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子A，B，C，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图．若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是( )A．a粒子动能最大 B．c粒子速率最大C．b粒子在磁场中运动时间最长 D．它们做圆周运动的周期Ta
