Question

帶電粒子的荷質(zhì)比是一個(gè)重要的物理量。某中學(xué)物理興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，探究電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)電子運(yùn)動(dòng)軌跡的影響，以求得電子的荷質(zhì)比，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。

（1）他們的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．首先在兩極板M₁M₂之間不加任何電場(chǎng)、磁場(chǎng)，開(kāi)啟陰極射線管電源，發(fā)射的電子束從兩極板中央通過(guò)，在熒屏的正中心處觀察到一個(gè)亮點(diǎn)；
B．在M₁M₂兩極板間加合適的電場(chǎng)：加極性如上圖所示的電壓，并逐步調(diào)節(jié)增大，使熒屏上的亮點(diǎn)逐漸向熒屏下方偏移，直到熒屏上恰好看不見(jiàn)亮點(diǎn)為止，記下此時(shí)外加電壓U。請(qǐng)問(wèn)本步驟的目的是什么？
C．保持步驟B中的電壓U不變，對(duì)M₁M₂區(qū)域加一個(gè)大小、方向合適的磁場(chǎng)B，使熒屏正中心處重現(xiàn)亮點(diǎn)，試問(wèn)外加磁場(chǎng)的方向如何？
（2）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，同學(xué)們正確地推算出電子的荷質(zhì)比與外加電場(chǎng)、磁場(chǎng)及其他相關(guān)量的關(guān)系為。一個(gè)同學(xué)說(shuō)，這表明電子的荷質(zhì)比大小將由外加電壓決定，外加電壓越大則電子的荷質(zhì)比越大，你認(rèn)為他的說(shuō)法正確嗎？為什么？

Answer 1

解：(1)B．使電子剛好落在正極板的近熒屏端邊緣，利用已知量表達(dá)q/m
C．設(shè)板間距為h，電子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，屏上恰好看不到亮點(diǎn)時(shí)，電子剛好落在近熒屏端邊緣，沿電場(chǎng)方向位移為，則有
再結(jié)合加上磁場(chǎng)B時(shí)，電子束不偏轉(zhuǎn)，洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡，
兩式聯(lián)立有
因M₂帶正電，電子受到向下的電場(chǎng)力，所以洛倫茲力方向向上，根據(jù)左手定則可判出磁場(chǎng)方向垂直紙面向外
(2)荷質(zhì)比是帶電粒子的電荷量與質(zhì)量的比值，而電荷量、質(zhì)量都是粒子本身的固有屬性，故荷質(zhì)比也是粒子的固有屬性，與外界條件無(wú)關(guān)