第 2 节 带电粒子在磁场中的运动一、洛伦兹力、洛伦兹力的方向和大小1.洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力
[注 1]2.洛伦兹力的方向(1)判定方法:左手定则掌心——磁感线垂直穿入掌心;四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向;拇指——指向洛伦兹力的方向
(2)方向特点:F⊥B,F⊥v,即 F 垂直于 B 和 v 决定的平面
[注 2]3.洛伦兹力的大小(1)v∥B 时,洛伦兹力 F=0
(θ=0°或 180°)[注 3](2)v⊥B 时,洛伦兹力 F=q v B
(θ=90°)(3)v=0 时,洛伦兹力 F=
二、带电粒子在匀强磁场中的运动1.若 v∥B,带电粒子不受洛伦兹力,在匀强磁场中做匀速直线运动
2.若 v⊥B,带电粒子仅受洛伦兹力作用,在垂直于磁感线的平面内以入射速度 v 做匀速圆周运动
3.半径和周期公式:(v⊥B)⇨[注 4] [注解释疑][注 1] 安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观解释
[注 2] 洛伦兹力的方向始终与速度垂直,故洛伦兹力永不做功
[注 3] F=0 时,B 不一定为零
[注 4] 由周期公式可以看出,周期与粒子的速率及轨道半径无关,只由粒子的比荷决定
[深化理解]1.应用带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时的半径和周期公式时,一定要进行推导,不能直接应用
2.解决带电粒子在磁场中运动的基本思路:圆心的确定→半径的确定和计算→运动时间的确定
3.带电粒子做匀速圆周运动必须抓住几何条件:(1)入射点和出射点,两个半径的交点和夹角;(2)两个半径的交点即轨迹的圆心;(3)两个半径的夹角等于偏转角,偏转角对应粒子在磁场中运动的时间
[基础自测]一、判断题(1)带电粒子在磁场中运动时一定会受到磁场力的作用
(×)(2)洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直
(×)(3)根据公式 T=,说明带电粒子