题目内容
在研究性学习中,某同学设计了一个测定带电粒子荷质比的实验,其实验装置如图12所示.abcd是一个边长为L的正方形盒子,在a处和cd边的中点e处各有一个小孔,e处有一能显示粒子从e孔射出的荧光屏M.盒子内有一方向垂直于abcd平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B.粒子源不断地发射相同的带电粒子,粒子的初速度可忽略,先让粒子经过电压为U的电场加速,然后粒子立即由a孔射入盒内,粒子经磁场偏转后恰好从e孔射出.不计粒子的重力和粒子之间的相互作用力.你认为该同学的设计方案可行吗?若可行,求出带电粒子的荷质比;若不可行,说明你的理由.
见试题解析
【试题分析】
可行
设带电粒子进入电场,经电场加速后离开电场时速度为v,根据动能定理有
qU=mv2/ 2 ①
粒子进入磁场后做匀速圆周运动,轨迹如图2所示,设圆周半径为R,
由几何关系得 (L-R)2+(L/2)2=R2 ②
又由向心力公式得 qvB=mv2/R③
联立求解,得 q/m=128U/25B2L2
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