洛伦兹力的冲量
2014-03-31 17:02阅读:
1. 洛伦兹力的冲量公式
如图1,一带电粒子电量为q,在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,速度为v。某时刻v与x轴的夹角为θ,则它受到的洛伦兹力f与y轴的夹角也为θ。分别将v、f正交分解,可知:

在时间t内f沿x轴方向的冲量为:
同理,f在y轴方向的冲量为:
2. 应用
例1. 如图2所示,

和

是两块面积很大,互相平行又相距较近的带电金属板,相距为d,两板间的电势差为U。同时,在这两板间还有垂直纸面向外的匀强磁场。一束电子通过左侧带负电的板
![clip_image012[1] clip_image012[1]](http://static8.photo.sina.com.cn/middle/001JcPg1zy6HJY2YjjN97&690)
上的小孔,沿垂直于金属板的方向射入磁场,为使该电子束不碰到右侧带正电的板
![clip_image014[1] clip_image014[1]](http://static12.photo.sina.com.cn/middle/001JcPg1zy6HJY33FFN1b&690)
,问所加磁场的磁感应强度至少要多大?电子的重力以及从小孔射入时的初速度均可不计。
分析:电子在电场力作用下开始向右加速运动,同时受到洛伦兹力作用而向上偏转。为使电子束不碰

到右板
![clip_image014[2] clip_image014[2]](http://static2.photo.sina.com.cn/middle/001JcPg1zy6HJY3b19n61&690)
,临界条件是当电子到达板
![clip_image014[3] clip_image014[3]](http://static12.photo.sina.com.cn/middle/001JcPg1zy6HJY3heEreb&690)
时,速度方向刚好与板
![clip_image014[4] clip_image014[4]](http://s3.sinaimg.cn/bmiddle/001JcPg1zy6HJY3mkaCa2&690)
平行。
电场力水平向右,电子在竖直方向上只受洛伦兹力作用,由洛伦兹力的冲量公式和动量定理有:

在电子的运动过程中,电场力做正功,洛伦兹力不做功,由动能定理有:

由以上两式解得:

例2.
如图3,在真空中建立一坐标系,以水平向右为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向,z轴垂直纸面向里。在

的区域内有匀强磁场,

,磁感应强度

,方向沿z轴正方向。一荷质比

的带正电质点从

,

,

处由静止释放,求带电质点刚离开磁场时的速度,取

。
分析:设带电质点离开磁场时速度为v,与磁场边界夹角为β,质点从开始释放到离开磁场的过程中,由机械能守恒定律有:

解得:

在x轴方向上,由洛伦兹力的冲量公式和动量定理有:

得:

例3.
如图4,在一绝缘水平台面的上方空间的足够大的区域中,有正交的匀强电场和匀强磁场,电场强度

,方向水平向右,磁感应强度

,方向垂直纸面向里,今有一质量为

,带电量为