1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动1 导学案-2024-2025学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

该高中物理导学案围绕“带电粒子在匀强磁场中的运动”展开，核心知识点包括带电粒子的运动形式及匀速圆周运动的半径、周期规律。通过例题1（螺线管中电子运动）导入，衔接磁场对运动电荷的作用力，构建从洛伦兹力到轨迹分析的学习支架，串联前后知识脉络。 导学案特色在于注重科学思维培养，例题与习题通过模型建构（匀速圆周运动模型）和科学推理（几何关系分析、公式推导）提升解题能力。结合洛伦兹力演示仪、安德森云室实验等情境题，渗透科学探究与科学态度，分层练习助力学生逐步掌握核心规律。

高二物理 1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动1 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 例1：在长直通电螺线管中通入变化的电流i（如图所示电流的方向周期性改变），并沿着其中心轴线OO′的方向射入一颗速度为v的电子，则此电子在螺线管内部空间的运动情况是（　　） A．变速直线运动 B．来回往复运动 C．匀速直线运动 D．曲线运动 二、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期 例2：两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的（　　） A．轨道半径减小，角速度增大 B．轨道半径减小，角速度减小 C．轨道半径增大，角速度增大 D．轨道半径增大，角速度减小 例3：一个质量为、电荷量为的带电粒子，以的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为0.2T的匀强磁场。求： （1）粒子所受的重力和洛伦兹力的大小之比； （2）粒子在磁场中运动的轨道半径； （3）粒子做匀速圆周运动的周期。 3、 求解带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的核心思路 例4：如图所示的狭长区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，区域的左、右两边界均沿竖直方向，磁场左、右两边界之间的距离为d，磁场磁感应强度的大小为B，某一质量为m，电荷量q的带负电粒子从左边界M点以水平向右的初速度进入磁场区域，该粒子从磁场的右边界N点飞出，飞出时速度方向与初速度方向的夹角θ=60°，重力不计。求： （1）该粒子的运动速率； （2）该粒子在磁场中运动的时间。 课后练习 1. 关于带电粒子在匀强磁场中的运动，下列说法正确的是（ ） A．带电粒子飞入匀强磁场后，一定做匀速圆周运动 B．静止的带电粒子在匀强磁场中将会做匀加速直线运动 C．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时洛伦兹力的方向总是和运动方向垂直 D．带电粒子在匀强磁场中运动时，洛伦兹力有可能做功不为零 2. 如图所示,是洛伦兹力演示仪的结构简图。励磁线圈中的电流产生垂直纸面向外的匀强磁场，电子枪发射的电子，其出射速度与磁场方向垂直，调节电子枪上的加速电压可以控制电子的速度大小。下列说法正确的是（　　） A．增大电子枪的加速电压，可以使电子运动径迹的半径变大 B．减小电子枪的加速电压，可以使电子做圆周运动的周期变大 C．增大励磁线圈中的电流，可以使电子运动径迹的半径变大 D．减少励磁线圈中的电流，可以使电子做圆周运动的周期变小 3. 1932年，美国物理学家安德森利用放在匀强磁场中的云室来研究某种宇宙线粒子——正电子，并在云室中加入一块厚约6mm的铅板，借以减慢粒子的速度。当该粒子通过云室内的匀强磁场时，拍下粒子径迹的照片，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．粒子是由下向上穿过铅板的 B．粒子穿过铅板后在磁场中做圆周运动的周期变小 C．粒子穿过铅板后在磁场中偏转的轨迹半径会变小 D．该匀强磁场的磁感应强度方向为垂直纸面向外 4. 如图所示，两个匀强磁场的方向相同，磁感应强度分别为B1、B2，虚线MN为理想边界。现有一个质量为m、电荷量为e的电子以垂直于边界MN的速度v由P点沿垂直于磁场的方向射入磁感应强度为B1的匀强磁场中，其运动轨迹为图中虚线所示的心形图线，以下说法正确的是（ ） A．电子的运动轨迹为P→D→M→C→N→E→P B．电子运动一周回到P点所用的时间 C．B1=4B2 D．电子在B2区域受到的磁场力始终不变 5. 如图所示，直线MN上方有垂直纸面向里的匀强磁场，电子1从磁场边界上的a点垂直MN和磁场方向射入磁场，经t1时间从b点离开磁场。之后电子2也由a点沿图示方向以相同速率垂直磁场方向射入磁场，经t2时间从a、b连线的中点c离开磁场，则为（　　） A．3 B．2 C． D． 6. 如图所示，在平面坐标系xOy的第一象限内，存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带正电的粒子，沿x轴正方向以速度从y轴上的点射入磁场，从x轴上的点射出磁场，不计粒子受到的重力，则粒子的比荷为（　　） A． B． C． D． 7. 如图所示真空中狭长区域的匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，宽度为d，速度为v的电子从边界CD外侧垂直射入磁场，入射方向与CD间夹角为θ．电子质量为m、电量为e．为使电子不从磁场的另一侧边界EF射出，则电子速度v的最大值为多少？ 8. 如图所示，一个质量为、电荷量为的带电粒子从轴正方向上的点以速度沿与轴成角的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直轴射出第一象限。已知，不计带电粒子的重力。求： （1）带电粒子在磁场中运动的半径； （2）匀强磁场的磁感应强度的大小； （3）带电粒子穿过第一象限所用的时间。 学科网（北京）股份有限公司 $