1.3带电粒子在匀强磁场中的运动 课前导学 2024-2025学年人教版（2019）高中物理选择性必修第二册

1.3带电粒子在匀强磁场中的运动
基础知识导学
一、带电粒子在磁场中做圆周运动
1.条件：带电粒子在磁场中运动只受到洛伦兹力；粒子垂直磁场方向射入匀强磁场中。
2.轨迹平面：垂直磁感线的平面。
3.向心力：洛伦兹力提供向心力，
4.轨迹半径：（分别为带电粒子的动量、动能）
（点拨：据此可以确定速度、磁感线强度、轨迹半径、磁场区域面积等方面的极值）
5.周期频率：
（点拨：周期与粒子运动速率无关）
重难扩展问题
1.带电粒子在磁场中运动只受到洛伦兹力；粒子______磁场方向射入匀强磁场中。
2.轨迹半径：_____________
3.周期：_____________
基础小题试练
1.在同一匀强磁场中，α粒子()和质子()做匀速圆周运动，若它们的动能相等，则α粒子与质子运动的轨道半径之比为( )
A.1:2 B.1:1 C.2:1 D.4:1
2.关于电荷在磁场中所受的洛伦兹力，下列说法正确的是( )
A.大小跟速度无关 B.可以不与速度垂直
C.总是与磁场垂直 D.可以不与磁场垂直
3.如图所示，一带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。若磁感应强度为B，粒子带电量为q（），质量为m，速度大小为v，不计重力，则粒子的轨道半径为( )
A. B. C. D.
4.如图中，带电粒子进入匀强磁场，写出该粒子受到的洛伦兹力的方向。
甲方向为______，乙方向为______，丙方向为______，丁方向为______。
5.如图所示，质量为m，电荷量为q的带电粒子，以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动。不计带电粒子所受重力。求：
（1）粒子做匀速圆周运动的半径R；
（2）粒子做匀速圆周运动周期T。
答案以及解析
1.答案：B
解析：由公式
得
则α粒子与质子运动的轨道半径之比为
故B正确，ACD错误。
选项B正确。
2.答案：C
解析：A.根据洛伦兹力的计算公式
可知，电荷在磁场中所受的洛伦兹力与垂直于磁场方向的速度大小有关，故A错误；
BCD.洛伦兹力方向总是与粒子速度方向和磁场方向都垂直，故B、D错误；C正确。
故C。
3.答案：D
解析：粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得解得粒子轨道半径故选D。
4.答案：竖直向上；竖直向上；垂直纸面向外；垂直纸面向里
解析：根据左手定则，则粒子受洛伦兹力甲方向为竖直向上，乙方向为竖直向上，丙方向为垂直纸面向外，丁方向为垂直纸面向里。
5.答案：（1）（2）
解析：（1）粒子在磁场中由洛伦兹力提供所需向心力，则有
解得
（2）由匀速圆周运动周期与线速度关系有
解得