Question

【题目】英国物理学家汤姆孙认为“阴极射线是带电粒子流”，并通过实验确定了射线粒子的电性及比荷。下图是他当时使用的气体放电管的示意图。由阴极K发出的带电粒子通过小孔A、B形成一细束射线，穿过平行放置的金属板D1、D2之间的空间到达右端带有标尺的荧光屏上。通过射线产生的荧光的位置可以研究射线的径迹。当金属板D1、D2不加电压时，射线不发生偏转，射在屏上P1点。

探究过程如下：

第一步：在金属板D1、D2上按图示加上电压，观察到射线发生偏转，射到屏上P2点。

第二步：在金属板D1、D2之间的区域再施加一个垂直纸面方向的匀强磁场，观察到射线回到P1点。

第三步：撤去D1、D2间的电压，只保留磁场。观察到射线在D1、D2间形成一个半径为r的圆弧，射在屏的P3点。

根据以上述信息回答：

(1)阴极射线粒子带什么电性？匀强磁场的方向是什么？

(2)若已知金属板D1、D2间的距离为d，两板间的电压为U，匀强磁场的磁感应强度为B，求阴极射线粒子的运动速度v和比荷。

Answer 1

【答案】(1)负，向外；(2)，

【解析】

（1）加上电压后，粒子朝下偏，故阴极射线带负电。

加磁场后，粒子回到P1点，故洛伦兹力方向向上，匀强磁场方向向外；

（2）加磁场后粒子做匀速运动，故

故粒子的速度为

撤去电场后，只受洛伦兹力，故

解得