（18分）下圖為湯姆生在1897年測(cè)量陰極射線（電子）的荷質(zhì)比時(shí)所用實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖。K為陰極，A1和A2為連接在一起的中心空透的陽(yáng)極，電子從陰檢發(fā)出后被電場(chǎng)加速，只有運(yùn)動(dòng)方向與A1和A2的狹縫方向相同的電子才能通過(guò)，電子被加速后沿方向垂直進(jìn)入方向互相垂直的電場(chǎng)、磁場(chǎng)的疊加區(qū)域。磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，電場(chǎng)極板水平放置，電子在電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的共同作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)。已知圓形磁場(chǎng)的半徑為R，圓心為C。

某校物理實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們利用該裝置，進(jìn)行了以下探究測(cè)量：
首先他們調(diào)節(jié)兩種場(chǎng)強(qiáng)的大�。寒�(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時(shí)，使得電子恰好能夠在復(fù)合場(chǎng)區(qū)域內(nèi)沿直線運(yùn)動(dòng)；然后撤去電場(chǎng)，保持磁場(chǎng)和電子的速度不變，使電子只在磁場(chǎng)力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，打要熒屏上出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)P，通過(guò)推算得到電子的偏轉(zhuǎn)角為α（即：之間的夾角）。若可以忽略電子在陰極K處的初速度，則：
（1）電子在復(fù)合場(chǎng)中沿直線向右飛行的速度為多大？
（2）電子的比荷為多大？
（3）利用上述已知條件，你還能再求出一個(gè)其它的量嗎？若能，請(qǐng)指出這個(gè)量的名稱。
（1）
（2）
（3）還可以求出電子在磁場(chǎng)中做圓弧運(yùn)動(dòng)的圓半徑r等

（1）電子在復(fù)合場(chǎng)中二力平衡，
即                                                  ①

（2）如圖所示，其中r為電子在磁場(chǎng)中做圓（�。┻\(yùn)動(dòng)的圓軌道半徑。

所以：                                         ③
                                                    ④
又因：                                       ⑤
聯(lián)解以上四式得：               ⑥
（3）還可以求出電子在磁場(chǎng)中做圓弧運(yùn)動(dòng)的圓半徑r等（或指出：加速電場(chǎng)的電壓U，等即可）
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，為一圓形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在Ｏ點(diǎn)處有一放射源，沿半徑方向射出速率為的不同帶電粒子，其中帶電粒子1從A點(diǎn)飛出磁場(chǎng)，帶電粒子2從B點(diǎn)飛出磁場(chǎng)，不考慮帶電粒子的重力．則（     ）
A．帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的比荷比值為3∶1
B．帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的比荷比值為∶1
C．帶電粒子1與帶電粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間比值為2∶1
D．帶電粒子1與帶電粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間比值為1∶2

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（9分）如圖所示的坐標(biāo)平面內(nèi),在y軸的左側(cè)存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1=0.20T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在y軸的右側(cè)存在垂直紙面向里、寬度d=0.125m的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2.某時(shí)刻一質(zhì)量m=2.0×10-8kg、電量q=+4.0×10-4C的帶電微粒（重力可忽略不計(jì)）,從x軸上坐標(biāo)為（-0.25m,0）的P點(diǎn)以速度v=2.0×103 m/s沿y軸正方向運(yùn)動(dòng).試求:

（1）微粒在y軸的左側(cè)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;
（2）微粒第一次經(jīng)過(guò)y軸時(shí)速度方向與y軸正方向的夾角;
（3）要使微粒不能從右側(cè)磁場(chǎng)邊界飛出,B2應(yīng)滿足的條件

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（21分）如圖甲所示，在空心三棱柱CDF以外足夠大的空間中，充滿著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。三棱柱的軸線與磁場(chǎng)平行，截面邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，三棱柱用絕緣薄板材料制成，其內(nèi)部有平行于CD側(cè)面的金屬板P、Q，兩金屬板間的距離為d，P板帶正電，Q板帶負(fù)電，Q板中心有一小孔，P板上與小孔正對(duì)的位置有一個(gè)粒子源S，從S處可以發(fā)出初速度為0、帶電量為＋q、質(zhì)量為m的粒子，這些粒子與三棱柱側(cè)面碰撞時(shí)無(wú)能量損失。試求：
（1）為使從S點(diǎn)發(fā)出的粒子最終又回到S點(diǎn)，P、Q之間的電壓U應(yīng)滿足什么條件?（Q與CD之間距離不計(jì)）
（2）粒子從S點(diǎn)出發(fā)又回到S點(diǎn)的最短時(shí)間是多少?
（3）若磁場(chǎng)是半徑為a的圓柱形區(qū)域，如圖乙所示，圓柱的軸線與三棱柱的軸線重合，且a＝（＋）L，要使S點(diǎn)發(fā)出的粒子最終又回到S點(diǎn)，則P、Q之間的電壓不能超過(guò)多少?

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題



（1）電子從板間射出的速度
（2）兩板間所加電壓
（3）電子在復(fù)合場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的曲率半徑

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

一個(gè)質(zhì)量為m,帶電量為+q的帶電粒子(不計(jì)重力),從圖中原點(diǎn)O處以初速v0射入一個(gè)有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,已知v0方向?yàn)?y方向,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向外(即+z方向),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,它的邊界為半徑是r的圓形,O點(diǎn)恰在它的圓周上．粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知它做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑比圓形磁場(chǎng)的半徑r大．

(1)改變這個(gè)圓形磁場(chǎng)區(qū)域的圓心的位置,可改變粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角度．求粒子在磁場(chǎng)中的最大偏轉(zhuǎn)角度(用反三角函數(shù)表示)．
(2)當(dāng)粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角度最大時(shí),它從磁場(chǎng)中射出后沿直線前進(jìn)一定能打到x軸上，求滿足此條件的r的取值范圍．
 

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖，一勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向向里，其邊界是半徑為R的圓。AB為圓的一直徑。在A點(diǎn)有一粒子源向圓平面內(nèi)的各個(gè)方向發(fā)射質(zhì)量m、電量+q的粒子，粒子重力不計(jì)。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

（1）如果有一帶電粒子以垂直于磁場(chǎng)的速度，沿半徑方向進(jìn)入圓形區(qū)域的磁場(chǎng)中。試證明此粒子一定沿半徑方向射出磁場(chǎng)。
（2）如果磁場(chǎng)的邊界是彈性邊界，粒子沿半徑方向射入磁場(chǎng)，粒子的速度大小滿足什么條件，可使粒子在磁場(chǎng)中繞行一周回到出發(fā)點(diǎn),并求離子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
（3）如果R=3cm、B=0.2T,在A點(diǎn)的粒子源向圓平面內(nèi)的各個(gè)方向發(fā)射速度均為106m/s，比荷為108c/kg的粒子.試畫(huà)出在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡并求此粒子的運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
(4)在（3）中，如果粒子的初速度大小均為3×105米/秒,求磁場(chǎng)中有粒子到達(dá)的面積.

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

(12分)(2010·蘇州模擬)質(zhì)譜儀可測(cè)定同位素的組成．現(xiàn)有一束一價(jià)的鉀39和鉀41離

子經(jīng)電場(chǎng)加速后，沿著與磁場(chǎng)和邊界均垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，
如圖所示．測(cè)試時(shí)規(guī)定加速電壓大小為U0，但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加
速電壓有較小的波動(dòng)，可能偏大或偏小ΔU.為使鉀39和鉀41打在
照相底片上的區(qū)域不重疊，ΔU不得超過(guò)多少？(不計(jì)離子的重力)

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，在半徑為R的圓內(nèi)有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子（不計(jì)重力），從A點(diǎn)對(duì)著圓心方向垂直射入磁場(chǎng)，從C點(diǎn)飛出，則（   ）
A．粒子帶負(fù)電
B．粒子的軌道半徑為R
C．帶電粒子從C點(diǎn)飛出時(shí)，速度偏轉(zhuǎn)角為120°
D．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為

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