13磁场对运动电荷的作用第八章第八章磁场磁场2一、洛伦兹力1.定义：磁场对的作用力叫洛伦兹力.2.大小：(1)在磁场中当运动电荷的速度方向与磁场垂直时，洛伦兹力的大小F=.运动电荷qvB3(2)当运动电荷的速度v的方向与磁感应强度B的方向平行时，洛伦兹力的大小F=.(3)推导：洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的的宏观表现.请同学们由安培力公式推导出洛伦兹力公式.0洛伦兹力43.洛伦兹力的方向(1)运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力的方向可用来判定.伸开左手，让磁感线穿入手心，四指指向正电荷的运动方向(或运动的反方向)，拇指所指的方向就是运动电荷所受的洛伦兹力的方向.(2)洛伦兹力的方向总是垂直于所在的平面.但v和B不一定垂直.左手定则垂直负电荷速度和磁场5二、带电粒子在匀强磁场中的运动(不计重力)1.若带电粒子运动方向与磁场方向平行，则粒子不受洛伦兹力作用，做.2.若带电粒子运动方向与磁场方向互相垂直，则粒子将做运动，其运动周期T=(与速度大小无关)，轨道半径r=.3.由于洛伦兹力始终和速度方向互相垂直，所以洛伦兹力对运动的带电粒子.匀速直线运动匀速圆周2πm/qBmv/qB总不做功6三、质谱仪1.质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具.2.质谱仪的工作原理.如图所示，如果容器A中含有电荷量相同而质量稍有差别的粒子，它们从小孔S中出来后，经过电势差为U的电场加速，7再垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们进入磁场后在洛伦兹力的作用下将沿半径不同的圆周做圆周运动，打在照相底片D的不同位置，形成若干条谱线状的细线，叫做.每一条谱线对应于一定质量的粒子.从谱线的位置可以知道圆周的半径r，如果再知道粒子的电荷量q，就可计算出粒子的质量.这种仪器叫做质谱仪.质谱线8电场加速时，由动能定理有①磁场偏转时，由牛顿第二定律有②①、②联立得212qUmv2mvqvBr222222qUBrmqmBrU或91.洛伦兹力大小的计算在图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小10(1)F=(2)F=.(3)F=(4)F=.qvBqvB/20qvB11一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则()A.此空间一定不存在磁场B.此空间可能只有磁场，方向与电子速度方向平行C.此空间可能只有磁场，方向与电子速度方向垂直D.此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度垂直BD121.如何处理带电粒子在匀强磁场中的圆周运动?带电粒子在匀强磁场中的圆周运动是高中物理的一个难点，也是高考的热点.解这类问题既要用到物理中的洛伦兹力、圆周运动的知识，又要用到数学平面几何中的圆及解析几何知识.带电粒子在匀强磁场中做圆周运动问题的分析思路归纳如下：13(1)确定圆所在的平面.(2)确定圆心的位置.(3)半径的计算.(4)运动时间.2πmtTqB14(5)注意圆周运动中有关对称规律.如从同一边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等;在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出.(6)带电粒子在有界磁场中运动的极值问题.掌握下列结论，再借助数学方法分析.15①刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切.②当速度v一定时，弧长越长，则圆心角越大，带电粒子在有界磁场中运动的时间越长.③当速率v变化时，圆心角越大，运动时间越长.162.什么原因使洛伦兹力问题出现多解?带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由于多种因素的影响，常使问题形成多解.多解形成原因一般包含下述几个方面.(1)带电粒子电性不确定而形成多解受洛伦兹力作用的带电粒子，可能带正电荷，也可能带负电荷，在相同的初速度下，正、负粒子在磁场中运动轨道不同，会形成双解.17(2)磁场方向不确定而形成多解有些题目只告诉了磁感应强度大小，而未具体指出磁感应强度的方向，此时必须考虑磁感应强度的方向不确定而形成的多解.18(3)临界状态不唯一而形成多解带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时，由于粒子运动轨迹是圆弧，因此，它可能穿过去了...
