Question

（18分）洛倫茲力演示儀是由勵磁線圈（也叫亥姆霍茲線圈）、洛倫茲力管和電源控制部分組成的。勵磁線圈是一對彼此平行的共軸串聯的圓形線圈，它能夠在兩線圈之間產生勻強磁場。洛倫茲力管的圓球形玻璃泡內有電子槍，能夠連續發射出電子，電子在玻璃泡內運動時，可以顯示出電子運動的徑跡。其結構如圖所示。
（1）給勵磁線圈通電，電子槍垂直磁場方向向左發射電子，恰好形成如“結構示意圖”所示的圓形徑跡，則勵磁線圈中的電流方向是順時針方向還是逆時針方向？
（2）兩個勵磁線圈中每一線圈為N = 140匝，半徑為R =" 140" mm，兩線圈內的電流方向一致，大小相同為I = 1.00A，線圈之間距離正好等于圓形線圈的半徑，在玻璃泡的區域內產生的磁場為勻強磁場，其磁感應強度（特斯拉）。燈絲發出的電子經過加速電壓為U=125V的電場加速后，垂直磁場方向進入勻強磁場區域，通過標尺測得圓形徑跡的直徑為D = 80.0mm，請估算電子的比荷。（答案保留2位有效數字）
（3）為了使電子流的圓形徑跡的半徑增大，可以采取哪些辦法？

Answer 1

（1）順時針方向
（2）
（3）增大加速電壓；減小線圈中的電流。

（1）勵磁線圈中電流方向是順時針方向。       （3分）
（2）電子在加速電場中加速，由動能定理
         ①
電子在勻強磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力充當向心力
           ②
D =" 2r                              " ③
解得：                   ④
又               ⑤
代入數據得：       ⑥      (12分)
（3）增大加速電壓；減小線圈中的電流。     （3分）