第 6 节 带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动1．用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中运动实验操作轨迹特点不加磁场时电子束的径迹是直线给励磁线圈通电后电子束的径迹是圆保持电子速度不变，改变磁感应强度磁感应强度越大，轨迹半径越小保持磁感应强度不变，改变电子速度电子速度越大，轨迹半径越大2．洛伦兹力的作用效果洛伦兹力只改变带电粒子速度的方向，不改变带电粒子速度的大小，或者说洛伦兹力不对带电粒子做功，不改变粒子的能量
3．带电粒子的运动规律沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动
洛伦兹力总与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用
二、质谱仪和回旋加速器1．质谱仪图 3611．洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小，即洛伦兹力对带电粒子不做功
2．带电粒子沿垂直磁场方向进入匀强磁场时，洛伦兹力提供向心力，带电粒子做匀速圆周运动
3．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的牛顿第二定律表达式为 qvB＝m，轨道半径为 r＝，周期为 T＝，可见周期与带电粒子的速度没有关系
4．回旋加速器由两个 D 形盒组成，带电粒子在 D 形盒中做圆周运动，每次在两个 D 形盒之间的窄缝区域被电场加速，带电粒子最终获得的动能为 Ek＝
(1)原理图：如图 361 所示
(2)加速带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得：qU＝mv2
①(3)偏转带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：qvB＝
②(4)由①②两式可以求出粒子的运动半径 r、质量 m、比荷等
其中由 r＝ 可知电荷量相同时，半径将随质量变化
(5)质谱仪的应用可以测定带电粒子的质量和分析同位素
图 3622．回旋加速器的结构和原理(1)两个中空的半圆金属盒 D1和 D2，处于与盒面垂直的匀强磁场中，D1和 D2间有一定的电势差，如图 362 所示
(2)带电粒子在 D 形盒
