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题目列表(包括答案和解析)

带电粒子的荷质比

是一个重要的物理量。某中学物理兴趣小组设计了一个实验，探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响，以求得电子的荷质比，实验装置如图所示。

（1）他们的主要实验步骤如下：
A．首先在两极板M₁M₂之间不加任何电场、磁场，开启阴极射线管电源，发射的电子束从两极板中央通过，在荧屏的正中心处观察到一个亮点；
B．在M₁M₂两极板间加合适的电场：加极性如上图所示的电压，并逐步调节增大，使荧屏上的亮点逐渐向荧屏下方偏移，直到荧屏上恰好看不见亮点为止，记下此时外加电压U。请问本步骤的目的是什么？
C．保持步骤B中的电压U不变，对M₁M₂区域加一个大小、方向合适的磁场B，使荧屏正中心处重现亮点，试问外加磁场的方向如何？
（2）根据上述实验步骤，同学们正确地推算出电子的荷质比与外加电场、磁场及其他相关量的关系为

。一个同学说，这表明电子的荷质比大小将由外加电压决定，外加电压越大则电子的荷质比越大，你认为他的说法正确吗？为什么？

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我国1989年初投入运行的高能粒子加速器－－北京正负电子对撞机是一种现代的新型加速器．正负电子对撞机的最后部分的简化示意图如图所示(俯视图)，位于水平面内的粗实线所示的圆环形真空管是正负电子作圆周运动的“容器”，经过加速器加速后的正负电子被分别引入该管道时，具有相等的速率v，它们沿管道向相反的方向运动．在管道内控制它们转弯的是一系列圆形电磁铁，即图中的A₁、A₂、A₃、…A_n，共n个，均匀分布在整个圆环上，每个电磁铁内的磁场都是匀强磁场，并且磁感应强度都相同，方向竖直向下，磁场区域的直径为d．改变电磁铁内电流的大小，就可以改变磁场的磁感应强度，从而改变电子偏转的角度．经过精确的调整，首先实现电子在环行管道中沿图(a)中粗虚线所示的轨迹运动，这时电子经过每个电磁铁时射入点和射出点都在电磁铁的同一条直径的两端，如图(b)所示．这就为进一步实现正负电子对撞做好了准备．

(1)试确定正负电子在管道内各自的旋转方向．

(2)已知正负电子的质量都是m、所带电荷都是元电荷e，重力可不计．求电磁铁内匀强磁场的磁感应强度B的大小．

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如图所示，半径为R的半圆形区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，半圆的左边垂直x轴放置一粒子发射装置，在-R≤y≤R的区间内各处均沿x轴正方向同时发射出一个带正电粒子，粒子质量均为m、电荷量均为q、初速度均为v，重力忽略不计，所有粒子均能穿过磁场到达y轴，其中最后到达y轴的粒子比最先到达y轴的粒子晚△t时间，则（　　）

A．粒子到达y轴的位置一定各不相同

B．磁场区域半径R应满足R≤

C．从x轴入射的粒子最先到达y轴

D．△t=

θm

，其中角度θ的弧度值满足sinθ=

BqR

mυ

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如图所示，半径为R的半圆形区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，半圆的左边垂直x轴放置一粒子发射装置，在-R≤y≤R的区间内各处均沿x轴正方向同时发射出一个带正电粒子，粒子质量均为m、电荷量均为q初速度均为v，重力及粒子间的相互作用均忽略不计，所有粒子都能到达y轴，其中最后到达y轴的粒子比最先到达y轴的粒子晚Δt时间，则