Question

（8分）在水平放置的两块金属板AB上加上不同电压，可以使从炽热的灯丝释放的电子以不同速度沿直线穿过B板中心的小孔O进入宽度为L的匀强磁场区域，匀强磁场区域的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。若在A、B两板间加上电压U₀时，电子不能穿过磁场区域而打在B板延长线上的P点，如图18所示。已知电子的质量为m，电荷量为e，并设电子离开A板时的初速度为零。

（1）在A、B两板间加上电压U₀时，求电子穿过小孔O的速度大小v₀；

（2）求P点距小孔O的距离x；

（3）若改变A、B两板间的电压，使电子穿过磁场区域并从边界MN上的Q点射出，且从Q点穿出时速度方向偏离原来的方向的角度为θ，则A、B两板间电压U为多大？

Answer 1

（8分）

解：（1）电子在AB板间电场中加速时，由动能定理得

解得                     （3分）

（2）电子进入磁场区域做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得        

解得             （2分）

所以        （1分）

（3）若在A、B两板间加上电压U时，电子在AB板间加速后穿过B板进入磁场区域做圆周运动，并从边界MN上的Q点穿出，由动能定理可得

由牛顿第二定律可得          

且由几何关系可知              

所以                                          （2分）