如圖甲所示為湯姆生在1897年測(cè)量陰極射線（電子）的比荷時(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極，電子從陰極發(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，電子被加速后沿00’方向垂直進(jìn)人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：
第一步：調(diào)節(jié)兩種場(chǎng)的強(qiáng)弱．當(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)．
第二步：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)，打在熒屏上出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)P，通過推算得到電子的偏轉(zhuǎn)角為α（CP與OO′下之間的夾角）．
求：（1）電子在復(fù)合場(chǎng)中沿直線向右飛行的速度；
（2）電子的比荷

e

m

；
（3）有位同學(xué)提出了該裝置的改造方案，把球形熒屏改成平面熒屏，并畫出了如圖乙的示意圖．已知電場(chǎng)平行金屬板長度為L₁，金屬板右則到熒屏垂直距離為L₂．實(shí)驗(yàn)方案的第一步不變，可求出電子在復(fù)合場(chǎng)中沿直線向右飛行的速度．第二步撤去磁場(chǎng)，保持電場(chǎng)和電子的速度不變，使電子只在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，打在熒屏上出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)P，通過屏上刻度可直接讀出電子偏離屏中心點(diǎn)的距離

.

O/Q

=y．同樣可求出電子的比荷

e

m

．請(qǐng)你判斷這一方案是否可行？并說明相應(yīng)的理由．

如圖甲所示，M和N是相互平行的金屬板，OO₁O₂為中線，O₁為板間區(qū)域的中點(diǎn)，P是足夠大的熒光屏．帶電粒子連續(xù)地從O點(diǎn)沿OO₁方向射入兩板間．

（1）若在兩板間加恒定電壓U，M和N相距為d，板長為L（不考慮電場(chǎng)邊緣效應(yīng)），入射粒子是電量為e、質(zhì)量為m的電子，求打在熒光屏P上偏離點(diǎn)O₂最遠(yuǎn)的粒子的動(dòng)能
（2）若在兩板間加如圖乙所示的交變電壓u，M和N相距為d，板長為L（不考慮電場(chǎng)邊緣效應(yīng)）．入射粒子是電量為e、質(zhì)量為m的電子．某電子在t₀=

L

4v0

時(shí)刻以速度v₀射入電場(chǎng)，要使該電子能通過平行金屬板，試確定U₀應(yīng)滿足的條件．

如圖甲所示，M和N是相互平行的金屬板，OO₁O₂為中線，O₁為板間區(qū)域的中點(diǎn)，P是足夠大的熒光屏．帶電粒子連續(xù)地從O點(diǎn)沿OO₁方向射入兩板間．
（1）若兩板間只存在一個(gè)以O(shè)₁點(diǎn)為圓心的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T，兩板間距
d=

3

cm，板長L=1.0cm，帶電粒子質(zhì)量m=2.0×10^-25kg，電量q=8.0×10^-18C，入射速度v=

3

×10⁵m/s．若能在熒光屏上觀察到亮點(diǎn)，試求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r，并確定磁場(chǎng)區(qū)域的半徑R應(yīng)滿足的條件．
（2）若只在兩板間加恒定電壓U，M和N相距為d，板長為L（不考慮電場(chǎng)邊緣效應(yīng)）．若入射粒子是電量為e、質(zhì)量為m的電子，它們的速度v滿足0＜v≤v₀，試求打在熒光屏P上偏離點(diǎn)O₂最遠(yuǎn)的粒子的動(dòng)能．
（3）若只在兩板間加如圖乙所示的交變電壓u，M和N相距為d，板長為L（不考慮電場(chǎng)邊緣效應(yīng)）．入射粒子是電量為e、質(zhì)量為m的電子．某電子在t₀=L/4v₀時(shí)刻以速度v₀射入電場(chǎng)，要使該電子能通過平行金屬板，試確定U₀應(yīng)滿足的條件．