11第十一章 磁场.doc

第十一章磁场知识网络结构第一节磁场磁感线一、磁场磁场的来源1磁场是、或变化的电场周围存在的一种，磁场的基本性质是对放在磁场中的、具有力的作用。思考：谁发现电流周围存在磁场？2磁场的方向：规定在磁场中任一点小磁针受力的方向（或者小磁针时的指向）就是那一点的磁场方向。3磁现象电本质：一切磁场起源于，一切磁现象均是周围磁场间的相互作用产生的。4安培分子电流假说由安培的分子环流假说可知：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷而产生的。在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流即分子电流，分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体。5磁性材料磁性材料可分为三类：顺磁性物质、抗磁性物质、铁磁性物质。前两类称为弱磁性物质，第三类又称为强磁性物质。通常所说的磁性材料是指强磁性物质。二、磁感线1在磁场中画一些的曲线，曲线上每一点的切线方向，表示该点的，曲线的疏密能定性地表示磁场的。2在磁铁的磁场中，磁感线是由发出到，又从经过磁铁内部加到，磁感线是曲线。3任两条磁感线。4通电导线的磁场方向可由安培定则判断，掌握右手螺旋定则。5形磁铁，蹄形磁铁，直线电流，环形电流，通电螺线管磁场的特点及磁感线分布如下：（1）直线电流的磁场直线电流磁场的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如下图所示。特点：磁极、（填“匀”或“非匀”）强、且距导线越远处磁场越。（2）通电螺线管的磁场通电螺线管磁场的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如下图所示。特点：与磁铁的磁场相似，管内为强磁场，且磁场最强，管外为强磁场。（3）环形电流的磁场环形电流磁场的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如图所示。特点：环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱。6地磁场地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个：（1）地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近。磁感线分布如图所示。（2）地磁场B的水平分量（Bx）总是从地球南极指向北极，而竖直分量（By）则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。（3）在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北。例1磁场中任意一点的磁场方向为小磁针在该点（）A小磁针北极受磁场力的方向B小磁针南极受磁场力的反方向C小磁针北极的指向D小磁针受磁场力的方向例2如图所示，长通电螺线管中通以正弦交流电，一个电子（不计重力）沿着螺线管的中心轴线飞入，则电子在螺线管内的运动是（）A螺旋线运动B沿着轴线的振动C匀速直线运动D加速直线运动例3一飞机在北半球自东向西水平飞行，则驾驶员左边机翼的电势比右边机翼的电势（填“高”或“低”）。例4根据安培假说的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用，而目前在地球上并未发现相对地球定向移动的电荷，那么由此推断，地球应该（）A带负电B带正电C不带电D无法确定第二节磁感应强度1磁感应强度（1）定义：磁感应强度是表示磁场的物理量，在磁场中磁场方向的通电导线，受到的跟和的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度，用B表示，即B。磁感应强度的单位由和的单位决定，在国际单位制中，B的单位是，简称，国际符号是。（2）磁感应强度是由本身所确定的，其大小及方向与力F、电流大小及导线长度均关。（3）磁感应强度是矢量，磁场中某点的磁感应强度方向就是该点的方向，即通过该点的的切线方向。2匀强磁场：各处磁感应强度都相同的区域叫匀强磁场，其磁感线彼此平行且分布均匀。3磁场的叠加。磁感应强度是矢量，常将它按矢量的运算法则进行分解，而以其分量来代替它的作用，这在求磁通量、磁场对电流的作用力等多处用到，当空间中某点处有多个磁场相叠加时的合磁场也是按矢量合成的方法来求得的。4磁通量定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量，公式BS注：如果面积S与B不垂直，应以B乘以在垂直磁场方向上的投影面积S cosa，即BSBS cosa物理意义：穿过某一面积的磁感线条线。5磁通密度：垂直穿过单位面积的磁感线的条线，叫磁通密度，即磁感应强度大小B。例1一根短导线放入磁场中，电流I，长度L，受磁场力为F，则下列说法正确的是（）A 磁感应强度一定等于F/ILB 磁感应强度一定大于或等于F/ILC F大的地方，磁感应强度B一定大D 某处磁感应强度的方向与F同向例2如图所示，在a、b、c三处垂直纸面放置三根长直通电导线，abc是等边三角形的三个顶点，电流大小相等，a处电流在三角形中心O点的磁感应强度大小为B，求O处磁感应强度。例3在一个截面积不大的通电螺线管周围同心同平面放置1、2、3三个闭合圆环，圆环的面积SSS，如图所示。比较穿过三个圆环的磁通量123。第三节安培力一、安培力1定义磁场对的作用力，叫做安培力。思考：一个磁铁对另一个磁铁的作用力是不是安培力？2安培力的大小（1）如图所示，一根长为L的直导线，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，且与B的夹角为，当通过电流I时，安培力的大小可以表示为F式中为B与I(或L)的夹角。Bsin为B垂直于I的分量。当B900时，安培力最大，FmaxBIL。当00或1800时，安培力为零。3安培力的方向判断（1）左手定则：伸开左手，让大拇指跟其余的四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿入手掌；以四指指向电流方向，那么拇指所指的方向就是通电导线所受的安培力方向。（2）安培力F、磁感应强度B、电流I三者的方向关系。通电导线在磁场中所受的安培力F，总垂直于电流与磁感线所确定的平面。已知电流、磁感应强度的方向，（填“能”或“不能”）唯一确定F的方向。已知F和B的方向，当导线的位置确定时，唯一确定电流I的方向。已知F和I的方向时，唯一确定磁感应强度B的方向。二、电流表工作原理如图所示，蹄形磁铁和圆柱形铁芯间的磁场是均匀辐向磁场，不管通电线圈在磁场中转到什么位置，线圈平面都跟磁感线平行、线圈受到的安培力矩不随转动角度的改变而改变，安培力矩MnBIS保持不变当线圈转动某一角度，螺旋弹簧的阻力矩M与安培力矩大小相等时，线圈停止转动，指针指示一个确定的读数I=MlnBS；由于M，与指针（或线圈）转过的角度B成正比，所以电流越大，偏转角也越大，B与I成正比因通电线圈中的电流方向改变时，指针（或线圈）偏转的方向随之改变，故根据电流表指针偏转方向可判定电路中的电流方向。三、电场强度与磁感应强度的对比电场强度E是描述电场的力的特性的物理量，磁感应强度B是描述磁场的力的性质的物理量。为了加深对磁感应强度B的理解，现把这两个物理量比较如下：思考：电场线与磁场线的区别？四、安培力的应用1通电导线或线圈在安培力作用下运动方向的判断（1）电流元分析法：把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动方向。例1如图所示，用细绳悬于O点的可自由转动的通电导线AB放在蹄形磁铁的上方，当导线中通以图示方向电流时，从上向下看AB的转动方向及细绳中张力如何变化（）A AB顺时针转动，张力变大B AB逆时针转动，张力变小C AB顺时针转动，张力变小D AB逆时针转动，张力变大（2）等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁也可等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。例2如图所示，轻质导体环用细线挂在条形磁铁附近，磁铁的轴线穿过圆环圆心且与环共面，当通以图示方向电流时，导体环将（）A 不发生转动，同时靠近磁铁B 不发生转动，同时离开磁铁C 发生转动，同时靠近磁铁D 发生转动，同时离开磁铁注意：“等效”绝非“等同”，其实导体环和磁铁之间的相互作用还是属于电流和磁体的作用，而非两磁体的作用，相互间为吸引力的原因是磁场磁感线不是垂直于导体环平面，导致导体环受的安培力并非在导体环所在平面内，使导体环沿垂直环面方向受力，发生移动。（3）特殊位置分析法：把通电导体转到一个便于分析的特殊位置后判断其安培力方向，从而确定运动方向。（4）转换研究对象法：因为电流之间，电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样，定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。例4如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在其上方靠近左端固定一根与磁铁垂直的水平直导线，当导线通以图示方向电流时（）A 磁铁对桌面的压力将减小B 磁铁对桌面的压力将增大C 磁铁将受到向左的摩擦力D 磁铁将受到向右的摩擦力2安培力与力学知识的综合运用通电导体在磁场、重力场中的平衡与加速运动问题的处理，要注意两点：（1）受力分析时安培力的方向千万不可跟着感觉走，牢记安培力方向既跟磁感应强度方向垂直又和电流方向垂直。（2）画出导体受力的平面图；做好这两点，剩下的问题就是纯力学问题了。例5如图所示，电动势E2V，r0.5，竖直导轨宽L0.2m，导轨电阻不计，另有一金属棒m=0.1kg，电阻R0.5，它与导轨间的动摩擦因数0.4，靠在导轨的外面，为使金属棒静止不下滑，加一与纸面夹角为300且与导体棒垂直并指向纸内的匀强磁场，g=10m/s2。求：磁感应强度的方向及取值范围。3安培力做功的特点（1）安培力做功与路径有关，所以绕闭合回路一周，安培力做功可以为正，可以为负，也可以为零，不像重力和电场力做功一定为零。（2）安培力做功的实质：起传递能量的作用，将电源的能量传递给通电导线，而磁场本身并不提供能量。如上图示，导体ab在安培力作用下向右运动，安培力做功的结果是将电能转化为导体的动能。思考：一个磁铁对另一个磁铁的作用力做功吗？第四节磁场对运动电荷的作用一、洛仑兹力1定义：磁场对运动电荷的作用力叫洛仑兹力。2洛仑兹力的大小：FBqvsin, 为v与B的夹角。当v/B时，F0当vB时，FBqv3洛仑兹力的方向左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入掌心，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方向），那么，拇指所指的方向就是运动电荷所受洛仑兹力的方向。4洛仑兹力与安培力的关系洛仑兹力是单个运动电荷受到的磁场力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛仑兹力的宏观表现。洛仑兹力总不做功，但安培力却可以做功。二、带电粒子在磁场中运动1若v/B，带电粒子以速度v做匀速直线运动（此情况下洛仑兹力F=0）。2若vB，带电粒子在垂直磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动。力提供向心力：轨道半径：周期：频率：角频率：动能：带电粒子在磁场中运动的周期T、频率f、角频率与粒子的速率，与轨道半径R关，只与和有关。B越大，T越，f越，q/m越大，T越，f越。例1两个粒子，带电荷量相等，在同一匀强磁场中只受洛仑兹力而做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A 若速率相等，则半径必相等B 若质量相等，则周期必相等C 若动量相等，则半径必相等D 若动能相等，则周期必相等3若v与B既不垂直也不平行，带电粒子将螺旋前进。如图12所示，当电荷以速度与成夹角进入匀强磁场时，将分解为与B垂直的速度分量和与B平行的速度分量。由于不受磁场力而作匀速直线运动，而由于受洛仑兹力而作匀速圆周运动。所以电荷的合运动是一条螺旋线，如图13所示。螺旋线的半径：螺旋线的螺距为：磁聚焦。运动电荷在磁场中的螺线运动，广泛地被应用于“磁聚焦”技术。设想从磁场A点射出一束很窄的带电粒子流，其速率v相差无几，与B的夹角都很小，则 由于速度的垂直分量不同，电荷在磁场作用下沿不同半径螺旋前进。但它们的水平分量近似相等，而运动周期又相同，故经过时间T，它们又都前进了后相遇于A点，这与光经透镜后聚焦的现象相似，所以叫做磁聚焦，如图14所示。三、带电粒子在有界匀强磁场中做匀速圆周运动时，圆心、半径及运动时间的确定在研究带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动规律时，着重把握“一找圆心，二找半径，三找周期或运动时间”的规律。其确定方法如下：1圆心的确定带电粒子进入一个有界磁场后的轨迹是一段圆弧，如何确定圆心是解决问题的前提，也是解题的关键。首先，应有一个最基本的思想：即圆心一定在与速度方向垂直的直线上。在实际问题中圆心位置的确定极为重要，通常有两个方法：已知入射方向和出射方向时，可以通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心（如图a所示，图中P为入射点，M为出射点）。已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心（如图b，P为入射点，M为出射点）。2半径的确定和计算利用平面几何关系，求出该圆的可能半径（或圆心角）。并注意以下两个重要的几何特点：粒子速度的偏向角（）等于回旋角（），并等于AB弦与切线的夹角（弦切角）的2倍（如图c），即（作为已知，直接应用，不用证明）相对的弦切角（）相等，与相邻的弦切角（）互补，即：1800。3运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为时，其运动时间可由下式表示：或例2如图所示，一束电子（电子电荷量为e）以速度v垂直射入磁感应强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿过磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是300。则电子的质量是，穿过磁场的时间是。例3如图是某离子速度选择器的原理示意图，在半径为R=10 cm的圆柱形桶内有B=104T的匀强磁场，方向平行于轴线，在圆柱桶某一直径两端开有小孔，作为入射孔和出射孔。离子束以不同角度入射，最后就有不同速度的离子束射出。现有一离子源发射比荷为k=21011C/kg的阳离子，且离子束中速度连续变化。当离子束的入射方向与两孔所在的直径成450角时，出射离子速度v的大小是_。例4如图所示，一个带电质点，质量为m、电荷量为q，以平行于Ox轴的速度v从y轴上的a点射入图中第一象限所示的区域。为了使该质点能从x轴上的b点以垂直于ox轴的速度v射出，可在适当的地方加一个垂直于xOy平面、磁感应强度为B的匀强磁场。若此磁场仅分布在一个圆形区域内，试求此圆形磁场区域的最小半径。质点的重力忽略不计。例5如图所示，在xOy平面上，a点坐标为(0, L)，平面内有一圆形匀强磁场，其区域的边缘通过a点和坐标原点O，磁场方向垂直纸平面向里。有一个电子（电荷量为e，质量为m）从a点以初速度v0平行图于x轴正方向射入匀强磁场，在磁场中运动后恰好在x轴上的b点（图中未画出）射出磁场，此时速度方向与x轴正方向夹角为600。求：（1）磁场的磁感应强度；（2）磁场区域圆的圆心O1的坐标；（3）电子在磁场中运动的时间。4洛仑兹力的多解问题带电粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，由于多种因素的影响，使问题形成多解。多解形成原因一般包含下述几个方面：（1）带电粒子电性不确定形成多解受洛仑兹力作用的带电粒子，可能带正电荷，也可能带负电荷，在初速度相同的条件下，正负粒子在磁场中运动轨迹不同，导致形成多解。（2）磁场方向不确定形成多解有些题目只告诉了磁感应强度的大小，而未具体指出磁感应强度的方向，此时必须要考虑磁感应强度方向不确定而形成的多解。（3）临界状态不惟一形成多解带电粒子在洛仑兹力作用下飞越有界磁场时，由于粒子运动轨迹是圆弧状，因此，它可能穿过去了，也可能转过1800从入射界面这边反向飞出，如下图所示，于是形成了多解。（4）运动的重复性形成多解带电粒子在部分是电场，部分是磁场空间运动时，往往运动具有往复性，因而形成多解。四、几个基本问题1这里所讲的复合场指电场、磁场和重力场并存，或其中某两场并存，或分区域存在。粒子连续运动时，一般须同时考虑电场力、洛仑兹力和重力的作用。2当带电粒子所受合外力为零时，将处于静止或匀速直线运动状态。常见情况有：洛仑兹力为零（即v与B平行），重力与电场力平衡，做匀速直线运动，或重力与电场力的合力恒定做匀变速运动。洛仑兹力F与速度v垂直，且与重力和电场力的合力（或其中一种力）平衡，做匀速直线运动。3当带电粒子所受合外力充当向心力，带电粒子做匀速圆周运动。由于通常情况下，重力和电场力为恒力，故不能充当向心力，所以一般情况下是重力恰好与电场力相平衡，洛仑兹力充当向心力。4当带电微粒所受的合力的大小、方向均是不断变化的，则粒子将作非匀变速的曲线运动。五、基本方法思路1正确的受力分析除重力、弹力、摩擦力外，要特别注意电场力和磁场力的分析。2正确分析物体的运动状态找出物体的速度、位置及其变化特点，分清运动过程，如果出现临界状态，要分析临界条件。3恰当地灵活地运用动力学三大方法解决问题牛顿运动定律与运动学公式（只适用于匀变速运动）。用动量观点分析，包括动量定理与动量守恒定律。用能量观点分析，包括动能定理和机械能（或能量）守恒定律。针对不同的问题灵活地选用，但必须弄清各种规律的成立条件与适用范围。六、电场力和洛仑兹力的综合应用1电场力和洛仑兹力的比较在电场中的电荷，不管其运动与否，均始终受到电场力作用；而磁场仅仅对运动着的且速度与磁场方向不平行的电荷有洛仑兹力作用。电场力的大小FEq，与电荷运动的速度无关；而洛仑兹力的大小与电荷运动的速度有关。电场力的方向与电场的方向相同或相反；而洛仑兹力的方向既和磁场方向垂直，又和速度方向垂直。电场力既可以改变电荷运动的速度方向，也可以改变电荷运动速度的大小；而洛仑兹力只能改变电荷运动速度的方向，不能改变其速度的大小。电场力可以对电荷做功，且电场力做功与路径无关，能改变电荷的动能；洛仑兹力不能对电荷作功，不能改变电荷的动能。当电荷垂直于电场方向射入匀强电场中时，在电场力作用下，运动电荷的偏转轨迹为抛物线；在洛仑兹力作用下，垂直于磁场方向的运动电荷的偏转轨迹为圆弧，其半径为。2速度选择器如上图所示，由所受重力可忽略不计、运动方向相同而速率不同的正离子组成的离子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的场区中，已知电场强度大小为E方向向下，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，若离子运动轨迹不发生偏折（重力不计），必须满足平衡条件：qBv=Eq，故v=E/B，这样就把满足v=E/B的离子从速度选择器中选择出来了。带电粒子不发生偏折的条件跟粒子的质量、所带电量均关，跟粒子所带电荷的正负也无关，只跟粒子的有关。且对速度的方向进行选择。如上图若从右侧入射则不能穿出场区。注意：任何一个存在正交电场和磁场的空间都可看作速度选择器。速度选择器只选择速度大小而不选择粒子的种类。即只要v=E/B，粒子就能沿直线匀速通过选择器，而与粒子的电性、电量、质量无关。（不计重力）对某一确定的速度选择器，有确定的入口和出口，在上图所示速度选择器中，入口在左端，出口在右端，若带电粒子从右端射入时，由于洛仑兹力和电场力同向，粒子必发生偏转。若vE/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vE/B，洛仑兹力大，粒子向磁场力方向偏，电场力做负功，动能减少。3 霍尔效应如图所示，有一厚度为d、宽为的导电薄片，沿轴通有电流I。当在轴方向加以匀强磁场B时，在导体薄片两侧(图中的AA)产生一电势差，这个现象称为霍尔效应。原因是电荷在定向移动通过薄片时受到洛仑兹力而偏移。结果A侧堆积正电荷而A侧堆积负电荷，在两侧形成电势差。并在两侧间产生一个横向电场E，当电荷受到的电场力和洛仑兹力平衡时，电荷不再偏移，AA两侧间的电势差达到稳定。洛仑兹力： 电场力：故： 因此：又电流，为单位体积的电荷数，则电荷移动速度代入上式有：。利用霍尔效应做成的霍尔元件有很多方面的用途：例如测量磁场；测量电流强度；放大信号等。4磁流体发电机磁液体发电机就是霍尔效应的一种应用。如图是磁流体发电机，其原理是：等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛仑兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B板上，产生电势差。设A、B平行金属板的面积为S，相距l，等离子气体的电阻率为，喷入气体速度为v，板间磁场的磁感应强度为B，板外电阻为R，当等离子气体匀速通过A、B板间时，A、B板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势。此时离子受力平衡，E场qBqv，E场Bv，电动势EE场lBlv。电源内阻。所以R中的电流：开关闭合时是一种动态平衡状态。只喷一种电荷可以吗？5电磁流量计电磁流量（单位时间内通过管内横截面的流体的体积叫做流量）计原理可解释为：如图所示，一圆形导管直径为d,用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动。导电液体中的自由电荷（正负离子）在洛仑兹力作用下横向偏转，a,b间出现电势差。当自由电荷所受电场力和洛仑兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定，由，可得流量：电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量。例3电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c，流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中虚线）。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电液体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为，不计电流表的内阻，则可求得流量为。6磁强计磁强计实际上是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器。其原理可解释为：如图所示，一块导体接上a、b、c、d四个电极，将导体放在匀强磁场之中，a、b间通过电流I，c、d间就会出现电势差，只要测出c、d间的电势差U，就可测得B。设c、d间电势差已达稳定，则UEl。此时自由电荷受到的电场力与洛伦兹力相平衡，式中v为自由电荷的定向移动速度。由此可知，。设导体中单位体积内的自由电荷数为n，则电流I = nqSv，式中S为导体横截面积，S=ld。因此，由此可，BU，这样，只要将装置先在已知磁场中写出，就可通过测试U来确定B的大小了。7回旋加速器回旋加速器的工作原理如上图所示，设离子源中放出的是带正电的粒子，带正电的粒子以一定的初速度v0进入下方D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，运动半周后回到窄缝的边缘，这时在A1、A1间加一向上的电场，粒子将在电场作用下被加速，速率由v0变为v1，然后粒子在上方D形盒的匀强磁场中做圆周运动，经过半个周期后到达窄缝的边缘A2，这时在A2、A2间加一向下的电场，使粒子又一次得到加速，速率变为v2，这样使带电粒子每通过窄缝时被加速，又通过盒内磁场的作用使粒子回旋到窄缝，通过反复加速使粒子达到很高的能量。带电粒子在磁场中运动的半径为，所以粒子被加速后回旋半径。而带电粒子在磁场中运动的周期，所以粒子在磁场中运动的周期，这样只要加在两个电极上的高频电源的周期与带电粒子在磁场中运动的周期，就可以保证粒子每经过电场边界AA和AA时正好赶上合适的电场方向而被加速。特别地，如果粒子的初速度为零。带电粒子每经过电场加速一次，回旋半径就增大一次，所以各次半径之比为：组成：两个D形盒，大型电磁铁，高频振荡交变电压，两缝间可形成电压U。作用：电场用来对粒子（质子、氘核、a粒子等）加速，磁场用来使粒子回旋从而能反复加速。高能粒子是研究微观物理的重要手段。要求：粒子在磁场中做圆周运动的周期等于交变电源的变化周期。关于回旋加速器的几个问题：(1)回旋加速器中的D形盒，它的作用是静电屏蔽，使带电粒子在圆周运动过程中只处在磁场中而不受电场的干扰，以保证粒子做匀速圆周运动。(2)回旋加速器中所加交变电压的频率f，与带电粒子做匀速圆周运动的频率相等。(3)回旋加速器最后使粒子得到的能量，可由来计算，在粒子电量q，质量m和磁感应强度B一定的情况下，回旋加速器的半径R越大，粒子的能量就越大。8质谱议上图是一种质谱仪的示意图。其中MN板的左方是带电粒子速度选择器，速率不同的带电粒子水平地由小孔S进入场区，路径不发生偏转的粒子条件是EqBqv，即vE/B。能通过速度选择器的带电粒子，其速度必为E/B，与它带多少电和电性、质量都无关。经过速度选择器后，相同速率的不同离子在右侧的偏转磁场中做匀速圆周运动，不同荷质比的离子轨道半径不同，将落在MN板的不同位置，由此可以用来测定带