专题七 带电粒子在磁场中的运动

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时间:2018-07-26

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1、易考网络(高考版)最新高考试卷、复习课件免费下载http://www.ekaonet.com专题七带电粒子在磁场中的运动重点难点1.洛伦兹力:(1)产生洛伦兹力的条件:①电荷对磁场有相对运动.磁场对与其相对静止的电荷不会产生洛伦兹力作用.②电荷的运动速度方向与磁场方向不平行.(2)洛伦兹力大小:当电荷运动方向与磁场方向平行时,洛伦兹力为零;当电荷运动方向与磁场方向垂直时,洛伦兹力最大,等于qυB;(3)洛伦兹力的方向:洛伦兹力方向用左手定则判断(4)洛伦兹力不做功.2.带电粒子在洛伦兹力作用下的运动(1)若带电粒子沿磁

2、场方向射入磁场,即粒子速度方向与磁场方向平行,θ=0°或180°时,带电粒子不受洛伦兹力作用,即F=0,则粒子在磁场中以速度υ做匀速直线运动.(2)若带电粒子的速度方向与匀强磁场方向垂直,即θ=90°时,带电粒子所受洛伦兹力F=Bqυ,方向总与速度υ垂直.由洛伦兹力提供向心力,使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动.求解此类问题的关键是分析并画出空间几何图形——轨迹图.规律方法【例1】一个长螺线管中通有电流,把一个带电粒子沿中轴线射入(若不计重力影响),粒子将在管中( D )A.做圆周运动          B.沿轴线来回运动C

3、.做匀加速直线运动       D.做匀速直线运动训练题如图所示,一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上,整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中.现给滑环施以一个水平向右的瞬时冲量,使其由静止开始运动,则滑环在杆上的运动情况可能是(ABC)A.始终作匀速运动        B.开始作减速运动,最后静止于杆上C.先作加速运动,最后作匀速运动D.先作减速运动,最后作匀速运动【例2】如图所示,一束电子(电量为e)以速度υ垂直射入磁感应强度为B,宽度为d的匀强磁场中,穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°,

4、则电子的质量是,穿透磁场的时间是.【解析】电子在磁场中运动,只受洛仑兹力作用,故其轨迹是圆弧的一部分,又因为B⊥υ,故圆心在电子穿入和穿出磁场时受到洛仑兹力指向交点上,由几何知识知,AB间圆心角θ=30°,OB为半径.∴r==2d,又由r=得m=又∵AB圆心角是30°∴穿透时间t=,故t=.训练题如图(甲)所示,在x≥0区域内有如图(乙)所示的大小不变、方向随时间周期性变化的磁场,设磁场方向垂直于纸面向外时为正方向.现有一质量为m、带电量为+q的离子,在t5易考网络(高考版)最新高考试卷、复习课件免费下载http://ww

5、w.ekaonet.com=0时刻从坐标原点O以速度υ沿与x轴正方向成75°角射入,离子运动一段时间而到达P点,P点坐标为(a,a),此时离子的速度方向与OP延长线的夹角为30°,离子在此过程中只受磁场力作用.(1)若B0=B1为已知量,试求离子在磁场中运动时的轨道半径R及周期的表达式.(2)若B0为未知量,那么所加最大磁场的变化周期T、磁感应强度B0的大小各应满足什么条件,才能使离子完成上述运动?(写出T、B0各应满足条件的表达式)答案:(1)T=2πm/qB1,R=mv/qB1(2)B0=mv/(2)1/2aq,T

6、≥1(2)1/2πa/3v【例3】如图所示,在y>0的区域内存在匀强磁场,磁场垂直于图中的Oxy平面,方向指向纸外,原点O处有一离子源,沿各个方向射出速率相等的同价负离子,对于进入磁场区域的离子,它们在磁场中做圆弧运动的圆心所在的轨迹,可用图2-7-8给出的四个半圆中的一个来表示,其中正确的是      ( C )   训练题(05年高考科研)一质点在一平面内运动,其轨迹如图所示,它从A点出发,以恒定速率v0经时间t到B点,图中x轴上方的轨迹都是半径为R的半圆,下方的都是半径为r的半圆(1)求此质点由A到B沿x轴运动的平均速度

7、;(2)如果此质点带正电,且以上运动是在一恒定(不随时间而变)的磁场中发生的,试尽B•A•可能详细地论述此磁场的分布情况,不考虑重力的影响。答案:(1)v==(2)论述略,能力训练1.K-介子衰变方程为:K-→π-+π0,其中K-介子和π-介子带负的基元电荷,π0介子不带电.如图所示,一个K-介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中,其轨迹为圆弧AP,衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧PB,两轨迹在P点相切,它们的半径R1与R2之比为2∶1,π0介子的轨迹未画出.由此可知π-的动量大小与π0的动量大小之比为(A)5易考网络(高考版

8、)最新高考试卷、复习课件免费下载http://www.ekaonet.comA.1∶1    B.1∶2     C.1∶3      D.1∶62.如图所示,在一个水平胶木圆盘上有一个带负电荷的金属块P随圆盘一起绕过Ο点的竖直轴匀速转动,圆盘转动的最大角速度

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