◇　河北　李文美

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帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

◇河北李文美

帶電粒子以某一初速度進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,在除洛倫茲力外不受其他力的情況下粒子有3種可能的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：1)當(dāng)帶電粒子初速度方向平行于磁場(chǎng)方向時(shí)粒子不受洛倫茲力,做勻速直線運(yùn)動(dòng);2)當(dāng)帶電粒子初速度方向垂直于磁場(chǎng)方向時(shí)粒子所受洛倫茲力最大,做勻速圓周運(yùn)動(dòng);3)當(dāng)帶電粒子初速度方向與磁場(chǎng)方向既不平行也不垂直時(shí),做螺旋運(yùn)動(dòng)．高中階段重點(diǎn)研究的是第2種情況,這也是高考的重點(diǎn)和難點(diǎn),很多同學(xué)覺(jué)得無(wú)從下手．其實(shí),這類(lèi)題有一個(gè)共同的做法,即找出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心和半徑,再根據(jù)洛倫茲力提供粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力列方程求解,下面舉例說(shuō)明．

1軌跡的半徑

帶電粒子在磁場(chǎng)中所受的洛倫茲力提供粒子圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，即QvB=mv2/r,得到軌道半徑r=mv/QB.

圖1

A電子與正電子的偏轉(zhuǎn)方向一定不同;

B電子與正電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑一定相同;

C僅依據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡無(wú)法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子;

D粒子的動(dòng)能越大,它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑越小

2運(yùn)動(dòng)時(shí)間

帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=2πm/QB.如果粒子的運(yùn)動(dòng)不夠一個(gè)周期,可以先求出粒子軌跡所對(duì)的圓心角,這個(gè)圓心角與2π的比值就是粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間t與周期T的比值,進(jìn)而可以求出t．

圖2

圖3

3電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)存在

回旋加速器是用來(lái)給帶電粒子加速的,由2個(gè)相同的半圓形金屬盒直徑平行相對(duì)放置構(gòu)成,2個(gè)金屬盒中間有一個(gè)很小的空隙,空隙中有垂直于直徑方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)用來(lái)給粒子加速,2個(gè)金屬盒中有垂直于盒的勻強(qiáng)磁場(chǎng),粒子在其中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．

圖4

(作者單位：河北省秦皇島市撫寧區(qū)第一中學(xué))