Question

在物理學(xué)上，常利用測(cè)定帶電粒子的受力情況來(lái)確定復(fù)合場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向。如圖所示，在立方體區(qū)域內(nèi)存在待測(cè)定的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在其左側(cè)分別是加速電場(chǎng)和速度選擇器，用于獲取特定速度的帶電粒子。裝置中，燈絲A接入電源后發(fā)出電子，P為中央帶小圓孔的豎直金屬板，在燈絲A和金屬板P之間接入電源甲，使電子加速；在間距為d的水平正對(duì)金屬板C、D間接入電源乙，在板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)。C、D間同時(shí)存在垂直紙面向外、大小為 B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（左右寬度與兩板相同）。現(xiàn)將電源甲、乙的輸出電壓分別調(diào)到U₁、U₂，使電子沿直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)入待測(cè)區(qū)域，如圖中虛線所示。電子質(zhì)量為m、電量為e，重力不計(jì)，從燈絲出來(lái)的電子初速不計(jì)，整個(gè)裝置置于真空室內(nèi)。

（1）用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將電源甲、乙接人裝置，以滿足題中要求；
（2）求電子從P板出來(lái)的速度v₀及U₁、U₂。滿足的關(guān)系式；
（3）調(diào)節(jié)U₁、U₂使電子以不同的速度大小沿+X軸進(jìn)入待測(cè)區(qū)域，測(cè)得電子剛連入時(shí)受力大小均為F，由此，你能推測(cè)出待測(cè)區(qū)域中電場(chǎng)或磁場(chǎng)的什么信息？
（4）保持電子進(jìn)入待測(cè)區(qū)域的速度大小仍為V₀，轉(zhuǎn)動(dòng)待測(cè)區(qū)域（轉(zhuǎn)動(dòng)中電場(chǎng)、磁場(chǎng)相對(duì)坐標(biāo)軸的方向不變），使電子沿Y軸或Z軸方向射入。測(cè)得電子剛射入時(shí)受力大小如下表所示，根據(jù)表中信息又能推測(cè)出待測(cè)區(qū)域中電場(chǎng)或磁場(chǎng)的什么信息？

Answer 1

（1）電路圖見(jiàn)解析；（2）（3）電場(chǎng)強(qiáng)度大小（方向不能確定）（4）見(jiàn)解析。

試題分析：
（1）電路連接圖：

（2）①，可得
②，由①②可得：
（3）因電子沿+x軸方向以不同速度射入，受力大小均為F，故磁場(chǎng)方向與x軸平行，力F就是電場(chǎng)力，電場(chǎng)強(qiáng)度大小（方向不能確定）
（4）①因軸，軸，故洛倫茲力軸；又因?yàn)殡娮友亍纘軸射入時(shí)受力均為，說(shuō)明洛倫茲力與電場(chǎng)力垂直，所以電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行于xoy平面；
有，得
所以或
②因軸，軸，故洛倫茲力軸；又平面，故F_洛與F_電均在XOY平面內(nèi)，設(shè)F_洛與F_電之間的夾角為θ，則其大小滿足