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(lián)的圓形線圈，它能夠在兩線圈之間產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場。洛倫茲力管的圓球形玻璃泡內(nèi)有電子槍，能夠連續(xù)發(fā)射出電子，電子在玻璃泡內(nèi)運動時，可以顯示出電子運動的徑跡。其結(jié)構(gòu)如圖所示。

（1）給勵磁線圈通電，電子槍垂直磁場方向向左發(fā)射電子，恰好形成如“結(jié)構(gòu)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(nèi)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(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的磁場為勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度（特斯拉）。燈絲發(fā)出的電子經(jīng)過加速電壓為U=125V的電場加速后，垂直磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)域，通過標(biāo)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(shù)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。

解析:

（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(qiáng)磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力充當(dāng)向心力

                            ②

                             D= 2r                               ③

   解得：                     ④

又                 ⑤

   代入數(shù)據(jù)得：         ⑥      (12分)

 （3）增大加速電壓；減小線圈中的電流。      （3分）