高中物理第一轮考纲复习 磁场对运动电荷的作用

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【考纲知识梳理】

一、洛仑兹力的大小和方向：

1、洛伦兹力的大小计算：F=qvBsinα(α为v与B的夹角)

(1)当v⊥B时，f洛最大，f洛= q B v(式中的v是电荷相对于磁场的速度)

(2)当v// B时，f洛=0做匀速直线运动。

(3)v=0，F=0,即磁场对静止电荷无作用力，只对运动电荷产生作用力。

2、洛伦兹力的方向

(1)洛伦兹力F的方向既垂直于磁场B的方向，又垂直于运动电荷的速度v的方向，即F总是垂直于B和v所在的平面.

(2)洛伦兹力方向(左手定则)：伸出左手，让姆指跟四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动方向(当是负电荷时，四指指向与电荷运动方向相反)则姆指所指方向就是该电荷所受洛伦兹力的方向.

二、带电粒子在匀强磁场中的运动

1、分三种情况：一是匀速直线运动;二是匀速圆周运动;三是螺旋运动.

2、做匀速圆周运动：轨迹半径r=mv/qB;其运动周期T=2πm/qB (与速度大小无关).

3、垂直进入匀强电场和垂直进入匀强磁场时都做曲线运动，但有区别：

垂直进入匀强电场，在电场中做匀变速曲线运动(类平抛运动);

垂直进入匀强磁场，则做变加速曲线运动(匀速圆周运动).

三、洛伦兹力的应用实例

1.质谱仪的结构原理

质谱仪主要用于分析同位素， 测定其质量， 荷质比和含量比， 如图所示为一种常用的质谱仪

(1)离子发生器O(O中发射出电量q、质量m的粒子，粒子从A中小孔S飘出时速度大小不计;)

(2)静电加速器C：静电加速器两极板M和N的中心分别开有小孔S1、S2，粒子从S1进入后，经电压为U的电场加速后，从S2孔以速度v飞出;

(3)速度选择器D：由正交的匀强电场E0和匀强磁场B0构成，调整E0和B0的大小可以选择度为v0=E0/B0的粒子通过速度选择器，从S3孔射出;

(4)偏转磁场B：粒子从速度选择器小孔S3射出后，从偏转磁场边界挡板上的小孔S4进入，做半径为r的匀速圆周运动;

(5)感光片F：粒子在偏转磁场中做半圆运动后，打在感光胶片的P点被记录，可以测得PS4间的距离L。装置中S、S1、S2、S3、S4五个小孔在同一条直线上