磁场对运动电荷的作用.doc

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1、磁场对运动电荷的作用一、洛伦兹力的大小和方向1．洛伦兹力的定义：磁场对____________的作用力．2．洛伦兹力的大小F＝____________，θ为v与B的夹角．如图2所示．(1)当v∥B时，θ＝0°或180°，洛伦兹力F＝______.(2)当v⊥B时，θ＝90°，洛伦兹力F＝________.(3)静止电荷不受洛伦兹力作用．3．洛伦兹力的方向(1)左手定则(2)方向特点：F垂直于________决定的平面，即F始终与速度方向垂直，故洛伦兹力__________．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

2、兹力，在匀强磁场中做____________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____________运动．(1)向心力由洛伦兹力提供：qvB＝__________＝__________；(2)轨道半径公式：R＝；(3)周期：T＝＝(周期T与速度v、轨道半径R无关)；(4)频率：f＝＝；(5)角速度：ω＝＝__________.三.带电粒子在复合场中运动的实际应用(1)质谱仪①用途：质谱仪是一种测量带电粒子质量和分离同位素的仪器.②原理：如图所示，离子源S产生质量为m，电荷量为q的正离

3、子(重力不计)，离子出来时速度很小(可忽略不计)，经过电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，经过半个周期而达到记录它的照相底片P上，测得它在P上的位置到入口处的距离为L，则qU＝mv2－0；qBv＝m；L＝2r联立求解得m＝，因此，只要知道q、B、L与U，就可计算出带电粒子的质量m，若q也未知，则又因m∝L2，不同质量的同位素从不同处可得到分离，故质谱仪又是分离同位素的重要仪器.(2)回旋加速器①组成：两个D形盒、大型电磁铁、高频振荡交变电压，D型盒间可形成电压U.②作用：加速微观带电粒子.③原理：a.电

4、场加速qU＝ΔEkb.磁场约束偏转qBv＝m，r＝∝vc.加速条件，高频电源的周期与带电粒子在D形盒中运动的周期相同，即T电场＝T回旋＝带电粒子在D形盒内沿螺旋线轨道逐渐趋于盒的边缘，达到预期的速率后，用特殊装置把它们引出.④要点深化a.将带电粒子在两盒狭缝之间的运动首尾相连起来可等效为一个初速度为零的匀加速直线运动.b.带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，所以各回旋半径之比为1∶∶∶…c.对于同一回旋加速器，其粒子回旋的最大半径是相同的.[来源:学。科。网]d.若已知最大能量为Ekm，则回旋次数n＝e.最大动能：Ekm＝

5、f.粒子在回旋加速器内的运动时间：t＝nT＝(3)速度选择器①原理：如图所示，由于所受重力可忽略不计，运动方向相同而速率不同的正粒子组成的粒子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的场区中，已知电场强度为B，方向垂直于纸面向里，若粒子运动轨迹不发生偏转(重力不计)，必须满足平衡条件：qBv＝qE，故v＝，这样就把满足v＝的粒子从速度选择器中选择出来了.②特点：a.速度选择器只选择速度(大小、方向)而不选择粒子的质量和电荷量，如上图中若从右侧入射则不能穿过场区.b.速度选择器B、E、v三个物理量的大小、方向互相约束，以保证粒子受到的

6、电场力和洛伦兹力等大、反向，如上图中只改变磁场B的方向，粒子将向下偏转.c.v′>v＝时，则qBv′>qE，粒子向上偏转；当v′

7、就保持稳定.由Bqv＝Eq＝q，可得v＝液体流量Q＝Sv＝·＝(5)霍尔效应如图所示，高为h、宽为d的导体置于匀强磁场B中，当电流通过导体时，在导体板的上表面A和下表面A′之间产生电势差，这种现象称为霍尔效应，此电压称为霍尔电压.设霍尔导体中自由电荷(载流子)是自由电子.图中电流方向向右，则电子受洛伦兹力　向上　，在上表面A积聚电子，则qvB＝qE，E＝Bv，电势差U＝Eh＝Bhv.又I＝nqSv导体的横截面积S＝hd得v＝所以U＝Bhv＝（k=，称霍尔系数）考点一　洛伦兹力与电场力的比较考点解读1．洛伦兹力方向的特点(1)洛伦兹力

8、的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向确定的平面．(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化．2．洛伦兹力与电场力的比较对应力内容项目洛伦兹力电场力性质磁场对在其中