带电粒子在磁场中的运动教案

高二物理单元测试题1带电粒子在磁场中的运动1.一带电质点在均匀磁场中做匀速圆周运动，现给定了磁场的磁感应强度、带电质点的质量和电荷量.若用v表示带电质点运动的速率，R表示其轨道半径，则带电质点运动的周期(B)A.与v有关，与R有关B.与v无关，与R无关C.与v有关，与R无关D.与v无关，与R有关2.以下说法正确的是(D)A.通电导线在某处所受安培力为零，那么该处的磁感应强度必定为零B.若长为L、电流为I的导线在某处受到的安培力为F，则该处的磁感应强度必为ILFC.如果将一段通电导线放入某处，测得该处的磁感应强度为B，若撤去该导线，该处的磁感应强度为零D.以上说法均不正确3.关于磁感应强度，下列说法正确的是(ABC)A.磁感应强度表示磁场的强弱B.磁感线密的地方，磁感应强度大C.空间某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向D.磁感应强度的方向就是通电导线在磁场中的受力方向4、.如图所示，在匀强磁场中，磁感应强度B1=2B2，当不计重力的带电粒子从B1磁场区域运动到B2磁场区域时，粒子的(B)A.速率将加倍B.轨迹半径将加倍C.周期将不变D.做圆周运动的角速度将加倍5、如图所示是粒子速度选择器的原理图，如果粒子所具有的速率BEv,那么(C)A.带正电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区，才能直线通过B.带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区，才能直线通过C.不论粒子电性如何，沿ab方向从左侧进入场区，都能直线通过D.不论粒子电性如何，沿ba方向从右侧进入场区，都能直线通过6、如图所示，正方形容器处在匀强磁场中，一束电子从孔a垂直于磁场沿ab方向射入容器中，其中一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，容器处在真空中.下列说法正确的是(ABD)A.从两孔射出的电子速率之比为vc∶vd=2∶1B.从两孔射出的电子在容器中运动所用时间之比tc∶td=1∶2C.从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为ac∶ad=2∶1D.两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为ac∶ad=2∶1解析：设正方形容器的边长为l，从c端射出的电子圆周半径rc=l,从d射出的电子的圆周半径rd=2l,由qBmvr得12dcdcrrvv,A正确.从c射出的电子运动的时间tc=T41=πm/2Bq,从d射出的电子运动的时间ta=T21=πm/qB,21dctt,B正确.粒子的加速度mBvqmFa,所以12dcdcvvaa,C错，D正确.高二物理单元测试题27、一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图所示，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧.由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变)，从图中情况可以确定(C)A.粒子从a到b，带正电B.粒子从a到b，带负电C.粒子从b到a，带正电D.粒子从b到a，带负电解析：垂直于磁场方向射入匀强磁场的带电粒子受洛伦兹力作用，使粒子做匀速圆周运动，半径R=mv/qB,由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量减小，磁感应强度B与带电荷量不变，又据221mvEk知v在减小，故R减小，可判知粒子从b向a运动.另据左手定则，可判定粒子带负电，故C选项正确.8、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，它的上方有一与磁铁垂直的长直通电导线，正缓慢地水平自左向右移动，不考虑切割磁感线效应，直导线中通以垂直纸面向外的电流.则磁铁受桌面的摩擦力作用为(A)A.先减小后增大B.先增大后减小C.一直增大D.一直减小9、如图所示，接通开关S的瞬间，用丝线悬挂于一点可自由转动的通电直导线AB将(D)A.A端向上，B端向下，悬线张力不变B.A端向下，B端向上，悬线张力不变C.A端向纸外，B端向纸内，悬线张力变小D.A端向纸内，B端向纸外，悬线张力变大10、长为L的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，如右图所示，磁感应强度为B，板间距离也为L，板不带电.现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直于磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是(AB)A.使粒子的速度mBqLv4B.使粒子的速度mBqLv45C.使粒子的速度mBqLv4D.使粒子的速度mBqLvmBqL454解析：由于粒子带正电，由左手定则知,粒子在洛伦兹力作用下应向上偏，当速度较小时，粒子将从板的左方射出，当速度较大时，粒子将从板的右方射出，临界的情况为向左射出时轨迹与上板相切，从右侧射出时由上极板边缘射出，它们的运动轨迹如上图所示.因此当粒子从左侧射出时，粒子运动的最大半径为4LR①由牛顿第二定律和洛伦兹力公式知qvB=Rmv2，故qBmvR②高二物理单元测试题3所以由①②两式得mqBLv41，这是粒子能从左侧射出的最大速度.所以当粒子速度mqBLv4时不会打到板上.当粒子由板右侧射出时，其最小半径设为R′由几何关系得R′2=L2+(R′-2L)2所以R′=L45③qBmvR2④由③④式得粒子从极板间右端射出的最小速度mqBLv452,因此当粒子速度mqBLv45时，粒子也不会打到极板上，所以欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是A和B.11、如右图所示，带电液滴从h高处落下，进入一个匀强电场和匀强磁场互相垂直的区域，磁场方向垂直纸面，电场强度为E，磁感应强度为B.已知液滴在此区域中做匀速圆周运动，则圆周的半径R=_________.解析：带电液滴进入场区的速度设为v，根据机械能守恒有mgh=21mv2,解得ghv2，又液体在场区内做匀速圆周运动，说明mg=Eq,向心力由洛伦兹力提供，则qvB=mv2/R，所以ghBEqBmvR2.12、带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场，如图，运动中经过b点，Oa=Ob.若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从a点进入电场，粒子仍能通过b点.那么电场强度E与磁感应强度B之比E/B为____2v0______.解析：设Oa=Ob=d,因为带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，所以圆周半径正好等于d，即dqBmvr，得到B=mv/qd;如果换成匀强电场，水平方向v0做匀速直线运动，竖直y轴负方向做匀加速运动，即2)(21vdmEqd,得到qdmvE22,所以E/B=2v0.13、如图所示，一根长为L、质量为m的导线AB，用软导线悬挂在方向水平的磁感应强度为B的匀强磁场中，现要使悬线张力为零，则AB导线通电方向为_______，电流大小为_______A.（答案：A→Bmg/BL）高二物理单元测试题414、如图所示，两根平行放置的导电轨道，间距为L，倾角为θ，轨道间接有电动势为E(内阻不计)的电源.现有一根质量为m、电阻为R的金属杆ab垂直放于导电轨道上静止.轨道的摩擦和电阻均不计.要使ab杆静止，磁感应强度应为？答案：mgRtanθ/EL解析：金属杆受力如图所示，导线中的电流REI①根据平衡条件：BIL=mgtanθ②联立①和②得B=mgRtanθ/EL.15、如图所示，在y＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外，磁感应强度为B.一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为θ.若离子射出磁场的位置与O点的距离为l，求：粒子的电荷量与质量之比。答案：2v0sinθ/BL解析：带正电的粒子射入磁场后，由于受到洛伦兹力的作用，粒子将沿右图所示的轨迹运动.设从A点射出磁场，则OA=l，则射出方向与x轴夹角仍为θ，根据牛顿第二定律和洛伦兹力公式知：qv0B=Rmv20，故轨迹圆半径qBmvR0①设轨迹圆的圆心为C，则由几何关系知l=2R·sinθ②由①②两式得粒子电荷量和质量之比Blvmqsin20.高二物理单元测试题57.如图若磁场分布在POQ区域内，磁感应强度为B，方向如图，一束负离子沿纸面垂直于OQ方向从A点射入磁场，OA=s,∠POQ=45°，负离子质量为m，电荷量的绝对值为q.要使负离子不从OP边射出，负离子进入磁场时的速度最大值是多少？(不考虑粒子重力)答案：vmax=(2+1)sqB/m解析：带电粒子在磁场中的运动轨迹是一个圆弧，随着v的增大，半径就增大，轨迹就越靠近OP，当轨迹与OP相切时，如图所示，粒子不能从OP区射出的速度最大.作轨迹上两处A、C点切线的垂线，打到圆心O′，在Rt△OO′C中，O′C=R,OC=R,OO′=s+R,R2+R2=(R+s)2,所以R=(2+1)s.由R=mv/qB得vmax=(2+1)sqB/m.