人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 課前導(dǎo)學(xué)案（含答案）

2022-2023學(xué)年人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)1.3帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課前導(dǎo)學(xué)案（含答案）基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)學(xué)一、帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)1.條件：帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)只受到洛倫茲力；粒子垂直磁場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。2.軌跡平面：垂直磁感線(xiàn)的平面。3.向心力：洛倫茲力提供向心力，4.軌跡半徑：（分別為帶電粒子的動(dòng)量、動(dòng)能）（點(diǎn)撥：據(jù)此可以確定速度、磁感線(xiàn)強(qiáng)度、軌跡半徑、磁場(chǎng)區(qū)域面積等方面的極值）5.周期頻率：（點(diǎn)撥：周期與粒子運(yùn)動(dòng)速率無(wú)關(guān)）重難擴(kuò)展問(wèn)題1.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)只受到洛倫茲力；粒子______磁場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。2.軌跡半徑：_____________3.周期：_____________基礎(chǔ)小題試練1.如圖，在第一象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，甲、乙粒子分別帶和的電荷，二者以相同速度v沿與x軸成30°角從原點(diǎn)射入磁場(chǎng)，且甲的質(zhì)量是乙的3倍，則甲、乙在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為()A.1:3 B.6:1 C.1:6 D.2.質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)行的半圓軌跡如圖兩種虛線(xiàn)所示，下列表述正確的是()

A.M帶負(fù)電，N帶正電 B.M的速度率小于N的速率C.洛倫茲力對(duì)做正功 D.M的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間3.兩相鄰勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不同、方向平行。一速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直的帶電粒子（不計(jì)重力），從較強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場(chǎng)區(qū)域后，粒子的()。A.線(xiàn)速度大小減小，角速度減小 B.向心加速度大小變小，周期變小C.軌道半徑增大，洛倫茲力大小增大 D.軌道半徑增大，角速度減小答案以及解析1.答案：B解析：設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為R，根據(jù)牛頓第二定律有，解得，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為，所以，，作出甲、乙的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知甲、乙轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角分別為120°和60°，所以甲、乙在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為，故選B。2.答案：A解析：A：由左手定則判斷出N帶正電荷，M帶負(fù)電荷，故A正確；

B：粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，半徑為：，在質(zhì)量與電量相同的情況下，半徑大說(shuō)明速率大，即M的速度率大于N的速率，B錯(cuò)誤；C：洛倫茲力不做功，C錯(cuò)誤；D：粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半周，即時(shí)間為周期的一半，而周期為的運(yùn)行時(shí)間等于N的運(yùn)行時(shí)間，故D錯(cuò)誤。

故選：A。3.答案：D解析：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律有，解得。從較強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場(chǎng)區(qū)域后，B減小，所以r增大。線(xiàn)速度、角速度的關(guān)系為，由于洛倫茲力不做功，所以線(xiàn)速度v不變，半徑r增大，所以角速度減??；由