Question

【題目】英國物理學家湯姆孫認為“陰極射線是帶電粒子流”，并通過實驗確定了射線粒子的電性及比荷。下圖是他當時使用的氣體放電管的示意圖。由陰極K發出的帶電粒子通過小孔A、B形成一細束射線，穿過平行放置的金屬板D1、D2之間的空間到達右端帶有標尺的熒光屏上。通過射線產生的熒光的位置可以研究射線的徑跡。當金屬板D1、D2不加電壓時，射線不發生偏轉，射在屏上P1點。

探究過程如下：

第一步：在金屬板D1、D2上按圖示加上電壓，觀察到射線發生偏轉，射到屏上P2點。

第二步：在金屬板D1、D2之間的區域再施加一個垂直紙面方向的勻強磁場，觀察到射線回到P1點。

第三步：撤去D1、D2間的電壓，只保留磁場。觀察到射線在D1、D2間形成一個半徑為r的圓弧，射在屏的P3點。

根據以上述信息回答：

(1)陰極射線粒子帶什么電性？勻強磁場的方向是什么？

(2)若已知金屬板D1、D2間的距離為d，兩板間的電壓為U，勻強磁場的磁感應強度為B，求陰極射線粒子的運動速度v和比荷。

Answer 1

【答案】(1)負，向外；(2)，

【解析】

（1）加上電壓后，粒子朝下偏，故陰極射線帶負電。

加磁場后，粒子回到P1點，故洛倫茲力方向向上，勻強磁場方向向外；

（2）加磁場后粒子做勻速運動，故

故粒子的速度為

撤去電場后，只受洛倫茲力，故

解得