[目标定位] 1.知道洛伦兹力做功的特点.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、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
1.洛伦兹力演示仪(如图1所示)
图1
(1)励磁线圈不通电时,电子的轨迹为直线.
(2)励磁线圈通电后,电子的轨迹为圆.
(3)电子速度不变,磁感应强度增大时,圆半径减小.
(4)磁感应强度不变,速度增大时,圆半径增大.
2.带电粒子在匀强磁场中的运动
(1)带电粒子(不计重力)在磁场中运动时,它所受的洛伦兹力总与速度方向垂直,洛伦兹力在速度方向没有分量,所以洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小,或者说,洛伦兹力对带电粒子不做功(填"做功"或"不做功").
(2)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.
洛伦兹力提供向心力,即qvB=.
得轨道半径r=.
运动周期T==.
深度思考
增加带电粒子的速度,其在匀强磁场中运动的周期如何变化?为什么?
答案 不变.由T=知带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期与速度无关.