Question

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？

Answer 1

解：(1)B．使电子刚好落在正极板的近荧屏端边缘，利用已知量表达q/m
C．设板间距为h，电子在电场中做类平抛运动，屏上恰好看不到亮点时，电子刚好落在近荧屏端边缘，沿电场方向位移为，则有
再结合加上磁场B时，电子束不偏转，洛伦兹力与电场力平衡，
两式联立有
因M₂带正电，电子受到向下的电场力，所以洛伦兹力方向向上，根据左手定则可判出磁场方向垂直纸面向外
(2)荷质比是带电粒子的电荷量与质量的比值，而电荷量、质量都是粒子本身的固有属性，故荷质比也是粒子的固有属性，与外界条件无关