第五节运动电荷在磁场中受到的力预习导航情境导入课程目标1.知道洛伦兹力不做功，只改变带电粒子的速度方向，不改变速度的大小．2．掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律和分析方法．3．知道质谱仪和回旋加速器的构造和原理.一、带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子(不计重力)以一定的速度v进入磁感应强度为B的匀强磁场中：(1)当v∥B时，带电粒子将做匀速直线运动．(2)当v⊥B时，带电粒子将做匀速圆周运动，①洛伦兹力提供向心力．即qvB＝2mr；②轨道半径r＝mqB；③运动周期T＝2πmqB.周期表达式告诉我们，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期跟半径和运动速度无关．二、质谱仪和回旋加速器1．质谱仪(1)原理如图1(2)带电粒子运动分析①加速电场加速：根据动能定理，qU＝12mv2.②匀强磁场偏转：洛伦兹力提供向心力，qvB＝2mr.③结论：r＝12mUBq，测出半径r，可以算出粒子的比荷qm或算出它的质量．3．应用：测量带电粒子的质量和分析同位素．思考讨论什么样的粒子打在质谱仪显示屏上的位置会不同？位置的分布有什么规律？提示：由r＝12mUBq知，带电粒子的比荷与偏转距离r的平方成反比，凡是比荷不相等的粒子打在质谱仪显示屏上的位置不同；它们的位置按比荷大小的顺序排列．2．回旋加速器(1)构造图(如图)(2)工作原理①电场的特点及作用特点：两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的电场．作用：带电粒子经过该区域时被加速．②磁场的特点及作用特点：D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中．作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，从而改变运动方向，半个周期后再次进入电场．思考讨论回旋加速器所用交变电压的周期由什么决定？提示：交流电压的周期由带电粒子的质量m、电荷量q和加速器中磁场的磁感应强度B来决定．2
