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第六节洛伦兹力与现代技术
学习目标知识脉络(老师用书独具)
1.知道垂直射入匀强磁场的带
电粒子在磁场中做匀速圆周运
动．
2.会应用公式f＝qvB推导带电
粒子做匀速圆周运动的半径、周
期公式，并会应用它们解答有关
问题．(重点、难点)
3.知道回旋加速器、质谱仪的基
本构造、原理以及基本用途．(重
点)
[自主预习·探新知]
[学问梳理]
一、带电粒子在磁场中的运动(如图361)
图361
1．试验探
(1)此装置是洛伦兹力演示仪，它是一个特制的电子射线管，管内下方的电
子枪射出的电子束，可以使管内的氢气发出辉光，从而显示出电子的径迹．
(2)试验现象
①当没有磁场作用时，电子的运动轨迹是直线．
②当电子垂直射入磁场时，电子的运动轨迹是圆弧线．
③结论：增大电子的速度时圆周半径增大，增加磁场磁感应强度时，圆周半
径减小．
2．带电粒子在匀强磁场中的运动
(1)洛伦兹力的作用效果
①洛伦兹力不变更(A.变更B．不变更)带电粒子速度的大小，或者说洛伦
兹力不对(A.对B．不对)带电粒子做功，不变更(A.变更B．不变更)粒子的能
量．
②洛伦兹力总与速度方向垂直，正好起到了充当向心力的作用．
(2)运动规律
带电粒子沿着与磁场垂直方向射入匀强磁场中做匀速圆周运动．洛伦兹力供
应向心力，即qvB＝m.
①轨道半径：r＝.
②运动周期：T＝.
二、质谱仪和回旋加速器
1．质谱仪
如图362所示．
图362
(1)PP之间的部分就是一个速度选择器，粒子要匀速通过狭缝应有v＝.
12
(2)带电粒子在S0下方区域，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动．其中轨
道半径r＝.
(3)以上两式消去v得＝.
(4)测粒子质量的方法：通过测量落在底片上的不同粒子的半径，即可求出
带电粒子的荷质比，若已知电量，可求得粒子的质量．
(5)质谱线：电荷量相同而质量有微小差别的粒子通过质谱仪打在照相底片
的不同位置，底片上形成若干谱线状的细条．每一条谱线对应肯定的质量，由此
可精确地测出各种同位素的原子量．
2．回旋加速器
(1)主要构造：两个D形盒，两个大型电磁铁．
(2)原理图(如图363所示)
图363
(3)工作原理
磁场的作用：带电粒子垂直磁场方向射入磁场时，受到磁场的洛伦兹力作用
而做匀速圆周运动．
交变电压的作用：在两D形盒狭缝间产生周期性变更的电压使带电粒子每
经过一次狭缝加速一次．
交变电压的周期(或频率)：与带电粒子在磁场中做圆周运动的周期(或频率)
相同．
(4)用途：加速器是使带电粒子获得高能量的装置，是科学家探究物质奇妙
的有力工具．
[基础自测]
1．思索推断
(1)带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径，与粒子的质量和速度无
关．()
(2)运动电荷进入磁场后(无其他场)可能做匀速圆周运动，不行能做类平抛运
动．()
(3)运动电荷进入磁场后(无其他场)可能做匀加速直线运动，不行能做匀速
线运动．()
(4)回旋加速器的加速电压越大，带电粒子获得的最大动能越大．()
(5)利用回旋加速器加速带电粒子，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能
增大磁感应强度B和
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