带电粒子以不同角度进入电磁场

实验目的

会分析带电粒子在电场与磁场共存区域的受力，理解入射角度对运动轨迹的影响。

实验原理

忽略重力，粒子受电场力 F电 = qE 和洛伦兹力 F洛 = qvB（v 垂直 B 时）。两力的合力决定运动。当 E、B、v 互相垂直且 qE = qvB、方向相反时，粒子做匀速直线运动，此时 v = E/B。入射方向改变，洛伦兹力方向随之改变。

实验器材

• 带电粒子
• 匀强电场
• 匀强磁场
• 可调的入射角度和速度
• 粒子运动轨迹显示

实验步骤

1. 观察电场方向和磁场方向，判断粒子所受电场力方向
2. 设定入射角度，用左手定则判断洛伦兹力方向
3. 观察粒子进入电磁场后的轨迹
4. 改变入射角度，比较轨迹的变化
5. 调节速度，观察何种条件下粒子做直线运动

实验现象与结论

入射角度不同，两个力的合力方向不同，粒子轨迹也不同。当两力大小相等、方向相反时，粒子沿直线匀速通过。结论：复合场中的运动由电场力与洛伦兹力共同决定，需要先受力分析，再判断运动性质。

常见问题

速度选择器中粒子做直线运动的条件是什么？

E、B、v 互相垂直，且 qE = qvB、方向相反，即 v = E/B，与电荷量和质量无关。

粒子在电磁场中的运动一定是匀变速运动吗？

不一定。洛伦兹力随速度变化，合力常不恒定，轨迹可能是曲线，不能默认匀变速。