1、【做实验找规律做实验找规律】+-O K A+-O K A N 磁场对运动电荷产生了作用力，使电子束运动的径迹发生了弯曲，打在射线管的另一端O点。一、洛伦兹力一、洛伦兹力 1洛伦兹力洛伦兹力 磁场对运动电荷的作用力通常叫做洛伦兹力。洛伦兹力的方向可用左手定则判断：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直并在同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向正电荷的运动方向（或负电荷运动的反方向），则大拇指所指的方向就是运动的正（负）电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。2洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向与磁场方向垂直。3洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小 当电荷的运动方向与磁场方向的
2、夹角为q 时，运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力的大小为 qsinBqfvBqv+q 当电荷运动的方向与磁场方向在一条直线上，即q=0或q=180 时，电荷不受洛伦兹力。讨论讨论Bv+qBv+q 当电荷运动的方向与磁场方向垂直，即q=90 时，洛伦兹力的大小为BqfvBqv+q 当电荷运动的方向与磁场方向垂直时，磁场对运动电荷的洛伦兹力f 等于电荷量q、速率v、磁感应强度B三者的乘积。二、二、带电粒子垂直进入匀强磁场时的运动带电粒子垂直进入匀强磁场时的运动 由于洛伦兹力垂直于带电粒子的运动方向，因此，洛伦兹力对运动电荷不做功，它只改变带电粒子的速度方向不改变其速度大小。若带电粒子只受洛伦兹力，则由
3、f=qvB 可知，v 恒定时，f 也恒定，粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动。vBfOvvffR 1带电粒子做匀速圆周运动带电粒子做匀速圆周运动 当带电粒子垂直射入匀强磁场中时，若带电粒子只受洛伦兹力的作用，粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。2轨道半径轨道半径 若带电粒子的质量为m，根据洛伦兹力公式和向心力公式，可以计算出粒子的轨道半径R。RmBq2vvqBmRv 对给定的带电粒子和磁场来说，m、q、B均为常量，所以带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径跟粒子的速率成正比。由上式可知，m和q相同的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，它们的周期与粒子速度和圆的半径无关。3运
4、动周期运动周期qBmT2将代入vRT2得qBmRv说明说明 由公式R=mv/qB可知，速率大的粒子在磁场中要走大圆圈，速率小的同类粒子则走小圆圈，但他们的运动周期均相同。A1AAAA0AA1v1v0 B BE三、回旋加速器三、回旋加速器1回旋加速器的回旋加速器的工作原理工作原理 放在A0处的粒子源发出一个带正电的粒子，它以某一速率v0垂直进入匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动。经过半个周期，当它沿着 半圆弧A0A1 到达A1 时，在A1A1处造成一个向上的电场，使这个带电粒子在A1A1处受到一次电场的加速，速率由v0增加到v1。然后粒子以速率v1在磁场中做匀速圆周运动。A1AAA2AA0A4A5
5、A3AA1A2A3A4A5v2v5v4v3v1v0 每当粒子运动到A1A1、A3 A3 等处时都使它受到向上电场的加速，每当粒子运动到A2A2、A4A4等处时都使它受到向下电场的加速，粒子将沿着图示的螺线 A0A1A1A2A2回旋下去，速率将一步一步地增大。B BEESN2回旋加速器的回旋加速器的构造构造 两个D 形盒之间留一个窄缝，在中心附近放有粒子源。D形盒装在真空容器中，整个装置放在巨大电磁铁的两极之间，磁场方向垂直于D形盒的底面。把两个D形盒分别接在高频电源的两极上，如果高频电源的周期与带电粒子在D形盒中的运动周期相同，带电粒子就可以不断地被加速，沿螺线轨道运动。【例 题例 题】a 粒
6、 子（即 氦 原 子 核，q=2 e，m=6.64510-27kg）以1.6107m/s的速率垂直进入磁感应强度1T的匀强磁场中，求作用在a 粒子上的洛伦兹力和粒子做匀速圆周运动的轨道半径。解解 已知：q=2e=21.610-19C=3.210-19C，m=6.6410-27kg ，v=1.6107m/s B=1T 求：f、R作用在a 粒子上的洛伦兹力为 N101.5T1m/s106.1C102.312719Bqfva粒子做匀速圆周运动的轨道半径为 m103.3T1C102.3m/s106.1kg1064.6119727qBmRv由向心力公式 得 Rmf2vm103.3N101.5m/s)106.1(kg1064.611227272fmRv【课堂练习题课堂练习题】1试判断图1、2、3中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。2图1、2、3中的带电粒子受到洛伦兹力后，将在什么样的平面内沿圆轨道运动？B1v-q2B+qv3vB+q
