题目

题型：不详难度：来源：

在物理学上，常利用测定带电粒子的受力情况来确定复合场中场强的大小和方向。如图所示，在立方体区域内存在待测定的匀强电场和匀强磁场，在其左侧分别是加速电场和速度选择器，用于获取特定速度的带电粒子。装置中，灯丝A接入电源后发出电子，P为中央带小圆孔的竖直金属板，在灯丝A和金属板P之间接入电源甲，使电子加速；在间距为d的水平正对金属板C、D间接入电源乙，在板间形成匀强电场。C、D间同时存在垂直纸面向外、大小为 B0的匀强磁场（左右宽度与两板相同）。现将电源甲、乙的输出电压分别调到U₁、U₂，使电子沿直线运动进入待测区域，如图中虚线所示。电子质量为m、电量为e，重力不计，从灯丝出来的电子初速不计，整个装置置于真空室内。

（1）用笔画线代替导线将电源甲、乙接人装置，以满足题中要求；
（2）求电子从P板出来的速度v₀及U₁、U₂。满足的关系式；
（3）调节U₁、U₂使电子以不同的速度大小沿+X轴进入待测区域，测得电子刚连入时受力大小均为F，由此，你能推测出待测区域中电场或磁场的什么信息？
（4）保持电子进入待测区域的速度大小仍为V₀，转动待测区域（转动中电场、磁场相对坐标轴的方向不变），使电子沿Y轴或Z轴方向射入。测得电子刚射入时受力大小如下表所示，根据表中信息又能推测出待测区域中电场或磁场的什么信息？

答案

（1）电路图见解析；（2）（3）电场强度大小（方向不能确定）（4）见解析。

解析

试题分析：
（1）电路连接图：

（2）①，可得
②，由①②可得：
（3）因电子沿+x轴方向以不同速度射入，受力大小均为F，故磁场方向与x轴平行，力F就是电场力，电场强度大小（方向不能确定）
（4）①因轴，轴，故洛伦兹力轴；又因为电子沿±y轴射入时受力均为，说明洛伦兹力与电场力垂直，所以电场强度方向平行于xoy平面；
有，得
所以或
②因轴，轴，故洛伦兹力轴；又平面，故F_洛与F_电均在XOY平面内，设F_洛与F_电之间的夹角为θ，则其大小满足