洛伦兹力的应用
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发布时间：2022-04-25 00:00
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热心网友
时间：2023-09-17 09:13
一. 速度选择器
正交的匀强电场与匀强磁场组成速度选择器，带电粒子必须以唯一确定的速度（包括大小、方向）进入才能匀速通过速度选择器，否则将发生偏转，这个速度的大小可由洛伦兹力和电场力的平衡求得，qvB=qE，所以v=E/B，在图中速度方向必须向右。
1.这个结论与粒子带何种电荷及所带电荷的多少没有关系。
2. 若速度小于这一速度，电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大，洛伦兹力也将增大，粒子的轨迹既不是抛物线，也不是圆，而是一条复杂的曲线；若大于这一速度，将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小，洛伦兹力也将减小，轨迹也是一条复杂的曲线。即
若v＜E/B，电场力大，粒子向电场力方向偏，电场力做正功，动能增加。
若v＞E/B，洛伦兹力大，粒子向磁场力方向偏，电场力做负功，动能减少。
如图所示，M、N为一对水平放置的平行金属板，一带电粒子以平行于金属板方向的速度v穿过平行金属板．若在两板间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，可使带电粒子的运动不发生偏转．若不计粒子所受的重力，则以下叙述正确的是()
A．若改变带电粒子的电性，即使它以同样速度v射入该区域，其运动方向也一定会发生偏转
B．带电粒子无论带上何种电荷，只要以同样的速度v入射，都不会发生偏转
C．若带电粒子的入射速度v′>v，它将做匀变速曲线运动
D．若带电粒子的入射速度v′<v，它将一定向下偏转
二、质谱仪
1. 构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。
2. 原理：
粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式qU＝1/2mv2。粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式qvB＝mv2/r。由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷。r＝1/B√(2mU/q)，m＝qr2B2/2U，q/m＝2U/B2r2
3. 作用：
主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素。
【典例2】如图所示是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是()
热心网友
时间：2023-09-17 09:14
本视频用非常少见的实验仪器，演示了洛伦兹力对运动电荷的作用，运动的电子在洛伦兹力作用下，做圆周运动或螺旋运动
热心网友
时间：2023-09-17 09:14
洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都垂直，洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变速度的大小，对电荷不做功。
03
洛伦兹力与安培力的关系
安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释。
电流是带电粒子定向运动形成的，通电导线在磁场中受到磁场力（安培力）的作用，揭示了带电粒子在磁场中运动时要受磁场力作用的本质。
大小关系F安=NF洛。
式中的N是导体中的定向运动的电荷数。
04
洛伦兹力的方向
洛伦兹力的方向可用左手定则来判断：伸开左手，使大拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线垂直穿过手心，若四指指向正电荷运动的方向，则大拇指所指的方向就是正电荷所受的洛伦兹力的方向。若沿该方向运动的是负电荷，则它所受的洛伦兹力的方向与正电荷恰好相反。
由于洛伦兹力F总是跟运动电荷的速度方向垂直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功，洛伦兹力只能改变电荷速度的方向，不能改变速度的大小。
例1：质量为m、带电荷量为q的小物块，从倾角为的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示．若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法中正确的是（ ）
A．小物块一定带正电荷
B．小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动
C．小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动
D．小物块在斜面上下滑过程中，当小物块对斜面压力为零时的速率为
C
【解析】
试题分析：已知小物块下滑某时刻对斜面作用力恰好为零，由左手定则可知小物块带负电，A错误；对小物块下滑过程受力分析如图所示，物块向下加速v增大，F洛也在增大，
