题目内容

如图所示,甲,乙,丙分别是磁感应强度相同的圆形、正方形、正菱形(倾斜放置的正方形)匀强磁场区域(圆形直径与正方形边长及正菱形对角线长度相同).相同带电粒子以相同速度沿垂直于磁场方向,对准中心O分别进入三个区域.则粒子分别经过三个磁场区域所用的时间由短到长顺序可能为(  )
A.甲、乙、丙B.乙、丙、甲C.丙、乙、甲D.丙、甲、乙

电子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力:qvB=
mv2
r
整理得r=
mv
qB
,两过程电子速度v相同,所以半径相同.
粒子在磁场中的可能运动情况如图所示,

电子从O点水平进入由于它们进入正菱形、圆形磁场和矩形磁场的轨道半径、速度是相同的,我们把正菱形、圆形磁场和矩形磁场的边界放到同一位置如图所示,由图可以看出进入磁场区域的电子的轨迹1,先出正菱形,再出圆形磁场,再出矩形磁场;进入磁场区域的电子的轨迹2,同时从正菱形、圆形与矩形边界处磁场;进入磁场区域的电子的轨迹3,先出正菱形,再出圆形磁场,再出矩形磁场;所以电子不会先出矩形的磁场,粒子分别经过三个磁场区域所用的时间是相等,或由短到长顺序可能为丙、甲、乙.故D正确.
故选:D
练习册系列答案
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如图甲所示为汤姆生在1897年测量阴极射线(电子)的比荷时所用实验装置的示意图.K为阴极,A1和A2为连接在一起的中心空透的阳极,电子从阴极发出后被电场加速,只有运动方向与A1和A2的狭缝方向相同的电子才能通过,电子被加速后沿00’方向垂直进人方向互相垂直的电场、磁场的叠加区域.磁场方向垂直纸面向里,电场极板水平放置,电子在电场力和磁场力的共同作用下发生偏转.已知圆形磁场的半径为r,圆心为C.
某校物理实验小组的同学们利用该装置,进行了以下探究测量:
第一步:调节两种场的强弱.当电场强度的大小为E,磁感应强度的大小为B时,使得电子恰好能够在复合场区域内沿直线运动.
第二步:撤去电场,保持磁场和电子的速度不变,使电子只在磁场力的作用下发生偏转,打在荧屏上出现一个亮点P,通过推算得到电子的偏转角为α(CP与OO′下之间的夹角).
求:(1)电子在复合场中沿直线向右飞行的速度;
(2)电子的比荷
e
m

(3)有位同学提出了该装置的改造方案,把球形荧屏改成平面荧屏,并画出了如图乙的示意图.已知电场平行金属板长度为L1,金属板右则到荧屏垂直距离为L2.实验方案的第一步不变,可求出电子在复合场中沿直线向右飞行的速度.第二步撤去磁场,保持电场和电子的速度不变,使电子只在电场力的作用下发生偏转,打在荧屏上出现一个亮点P,通过屏上刻度可直接读出电子偏离屏中心点的距离
.
O/Q
=y
.同样可求出电子的比荷
e
m
.请你判断这一方案是否可行?并说明相应的理由.

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