Question

7．用洛倫茲力演示儀可以觀察電子在磁場中的運動徑跡．圖甲是洛倫茲力演示儀的實物圖，圖乙是結(jié)構(gòu)示意圖．勵磁線圈通電后可以產(chǎn)生垂直紙面的勻強磁場，勵磁線圈中的電流越大，產(chǎn)生的磁場越強．圖乙中電子經(jīng)電子槍中的加速電場加速后水平向左垂直磁感線方向射入磁場．下列關(guān)于實驗現(xiàn)象和分析正確的是（　　）

• A． 僅增大勵磁線圈中的電流，電子束徑跡的半徑變小
• B． 僅升高電子槍加速電場的電壓，電子束徑跡的半徑變小
• C． 僅升高電子槍加速電場的電壓，電子做圓周運動的周期將變小
• D． 要使電子形成如圖乙中的運動徑跡，勵磁線圈應(yīng)通以逆時針方向的電流

Answer 1

分析 根據(jù)安培定則和左手定則結(jié)合判斷電子的運動軌跡．
根據(jù)動能定理表示出加速后獲得的速度，然后根據(jù)洛倫茲力提供向心力推導(dǎo)出半徑的表達式．即可進行分析．

解答 解：A、電子在加速電場中加速，由動能定理有：
 eU=$\frac{1}{2}$mv₀²…①
電子在勻強磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力充當向心力，有：eBv₀=m$\frac{{v}_{0}^{2}}{r}$ ②
解得：r=$\frac{m{v}_{0}}{eB}$=$\frac{1}{B}$$\sqrt{\frac{2mU}{e}}$…③
可見保持勵磁電壓不變，B不變，增加加速電壓，電子束形成圓周的半徑增大．保持加速電壓不變，增加勵磁電流，B增大，電子束形成圓周的半徑減小，故A正確，B錯誤；
C、電子在磁場中運動的周期：T=$\frac{2πr}{v}$，與電子的速度無關(guān)，與加速電場的大小無關(guān)．故C錯誤；
D、若勵磁線圈通以逆時針方向的電流，由安培定則知，產(chǎn)生的磁場向外，根據(jù)左手定則判斷知，電子進入磁場時所受的洛倫茲力向下，電子的運動軌跡不可能是圖中所示，同理，可得勵磁線圈通以順時針方向的電流，則能形成結(jié)構(gòu)示意圖中的電子運動徑跡．故D錯誤；
故選：A．

點評 本題考查了粒子在電、磁場中運動在實際生活中的應(yīng)用，正確分析出儀器的原理，寫出帶電粒子在磁場中運動的半徑公式與周期公式是關(guān)鍵．