第1章 第2节 洛伦兹力 课时2 半径和周期公式的理解及简单应用-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册同步课件（鲁科版2019）

物理 选择性必修 第二册 LK 1 2 课时2 半径和周期公式的理解及简单应用 刷基础 2 1.（多选）一个带电粒子以某一初速度射入匀强磁场中，不考虑其他力的作用，粒子在磁场中不 可能做( ) BC A.匀速直线运动 B.匀变速直线运动 C.匀变速曲线运动 D.匀速圆周运动 题型1 带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹的特征分析 3 解析 粒子进入磁场，若只受洛伦兹力，则一定做变加速运动，B、C不可能发生，D可能发生； 若 与B平行，粒子不受洛伦兹力，粒子做匀速直线运动，A可能发生，故选B、C. 题型1 带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹的特征分析 4 2.[广东广州执信中学2024高二上月考] 在光滑绝缘水平面上，一绝缘轻绳拉着一个带电小球绕轴 在匀强磁场中做逆时针方向的匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，其俯视图如图所示.若小球运 动到 点时绳子忽然断开，以下运动不可能发生的是( ) B A.小球仍做逆时针匀速圆周运动，半径不变 B.小球仍做逆时针匀速圆周运动，但半径减小 C.小球做顺时针匀速圆周运动，半径不变 D.小球做顺时针匀速圆周运动，半径减小 题型1 带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹的特征分析 5 解析 若小球带正电，则小球所受的洛伦兹力方向指向圆心，此种情况下，如果洛伦兹力刚好提 供向心力，这时绳子对小球没有作用力，绳子断开后，小球的运动不受影响，小球仍做逆时针匀 速圆周运动，半径不变，A正确，不符合题意；如果洛伦兹力和拉力共同提供向心力，绳子断开 后，向心力减小，而小球的速率不变，则小球做逆时针圆周运动，半径增大，B错误，符合题意； 若小球带负电，则小球所受的洛伦兹力方向背离圆心，当洛伦兹力的大小等于小球所受的拉力的 一半时，绳子断开后，小球做顺时针匀速圆周运动，半径不变，C正确，不符合题意；当洛伦兹 力的大小大于小球所受的拉力的一半时，则绳子断开后，向心力增大，小球做顺时针匀速圆周运 动，半径减小，D正确，不符合题意. 题型1 带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹的特征分析 6 3.[河南信阳高级中学2023高二下月考] 如图所示，宽为、长为的矩形 区域内 （包含边界）有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为，一带负电的粒子沿 方向以 速度从点射入磁场，从 点射出磁场，不计粒子重力，则粒子的比荷为( ) D A. B. C. D. 题型2 定量计算半径、周期等物理量 7 解析 作出粒子运动轨迹如图所示，根据几何关系有，解得 ；粒子 在磁场中运动由洛伦兹力提供向心力，则有，解得 ，D正确. 题型2 定量计算半径、周期等物理量 8 4.[山西运城康杰中学2023高二下月考] 如图所示，平行线、 之间有方向垂直纸面向里的匀 强磁场，电子（不计重力）从沿平行于且垂直于磁场方向射入，其中速率为 的电子穿出磁 场时速度方向与成 角，速率为的电子穿出磁场时速度方向与成 角，则 等 于( ) A A. B. C. D. 题型2 定量计算半径、周期等物理量 9 解析 设电子穿出磁场时速度方向与之间的夹角为 ，做匀速圆周运动的半径为 ，匀强磁场 的宽度为，由几何关系可知，解得 ；洛伦兹力提供电子做匀速圆周运动 所需要的向心力，有,则半径，联立可得 ，A正确，B、C、 D错误. 题型2 定量计算半径、周期等物理量 10 5.[湖北荆州2024高二上月考] 如图所示，在垂直磁场的平面内，磁感应强度为 的矩形磁场区域 长为，宽为，甲、乙两电子沿矩形磁场的上方边界从点射入磁场区域，分别从点和 点射 出磁场，运动轨迹如图中实线所示，不计电子重力，则甲、乙两电子在磁场运动的过程中( ) D A.速率之比为 B.角速度之比为 C.路程之比为 D.时间之比为 题型3 粒子运动的特征量的确定 11 解析 根据几何关系可知，甲的轨迹半径为，乙从C点射出时有 ， 解得乙的轨迹半径为 ，两电子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有 ，解得，速率之比等于半径之比，则甲、乙速率之比为 ，A错误；根据公 式可知，甲、乙角速度之比为 ，B错误；根据几何关系可知，甲的轨迹所对应的圆 心角为 ，乙的轨迹所对应的圆心角为 ，因此其路程分别为、 ，则路程之 比为，C错误；根据公式 可知，甲、乙电子运动周期相同，因此其运动时间跟 轨迹所对应的圆心角有关，即，则其运动时间之比为 ，D正确. 题型3 粒子运动的特征量的确定 12 6.[山东淄博2023高二下期中] 利用霍尔效应制作的霍尔元件广泛应用于测 量和自动控制等领域，如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强 度垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流，、 两侧面间 会形成电势差 .下列说法中正确的是( ) B A.电势差 仅与材料有关 B.若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差 C.仅增大磁感应强度，电势差 变小 D.在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平 题型4 霍尔效应 13 解析 若霍尔元件的载流子是自由电子，根据左手定则，电子受到向左的洛伦兹力，向C侧面偏 转，因此电势差，B正确；设该霍尔元件的宽度为、厚度为,由平衡条件得 ， 又，可得，由得,又,则，可知电势差 不 仅与材料有关，还与磁感应强度大小、电流有关，因此仅增大磁感应强度时，电势差 变大， A、C错误；在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直，让磁感线穿过工 作面，D错误. 题型4 霍尔效应 14 【方法总结】霍尔元件的工作原理是带电粒子所受的电场力与洛伦兹力平衡.霍尔元件中带电粒子 可能是正电荷，也可能是负电荷.霍尔效应经常与电流的微观表达式综合应用. 题型4 霍尔效应 15 $$