3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动

提问1：什么是洛伦兹力？

答：磁场对运动电荷的作用力。

提问2：带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？

答：不一定，洛伦兹力的计算公式为f=qvBsinθ，θ为电荷运动方向与磁场方向的夹角，当θ=90°时，f=qvB；当θ=0°时，f=0。

教师：带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时会做什么运动呢？今天我们来学习--带电粒子在匀强磁场中的运动。

（二）进行新课

1、带电粒子在匀强磁场中的运动

介绍洛伦兹力演示仪，如图3.6-1所示。引导学生预测电子束的运动情况。

（1）不加磁场时，电子束的径迹；

（2）加垂直纸面向外的磁场时，电子束的径迹；

（3）保持出射电子的速度不变，增大或减小磁感应强度，电子束的径迹；

（4）保持磁感应强度不变，增大或减小出射电子的速度，电子束的径迹。

演示：学生观察实验，验证自己的预测是否正确。

现象：在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作用时，电子的径迹是直线；在管外加上匀强磁场（这个磁场是由两个平行的通电环形线圈产生的），电子的径迹变弯曲成圆形。磁场越强，径迹的半径越小；电子的出射速度越大，径迹的半径越大。

指出：当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，电子受到垂直于速度方向的洛伦兹力的作用，洛伦兹力只能改变速度的方向，不能改变速度的大小。因此，洛伦兹力对粒子不做功，不能改变粒子的能量。洛伦兹力对带电粒子的作用正好起到了向心力的作用。所以，当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。

问题1带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径r和周期T为多大呢？一带电量为q，质量为m ，速度为v的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其半径r和周期T为多大？如图3.6-2所示。

推导：粒子做匀速圆周运动所需的向心力F=m是由粒子所受的洛伦兹力提供的，所