Question

在物理學(xué)上，常利用測定帶電粒子的受力情況來確定復(fù)合場中場強的大小和方向。如圖所示，在立方體區(qū)域內(nèi)存在待測定的勻強電場和勻強磁場，在其左側(cè)分別是加速電場和速度選擇器，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的水平正對金屬板C、D間接入電源乙，在板間形成勻強電場。C、D間同時存在垂直紙面向外、大小為 B0的勻強磁場（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，使電子沿直線運動進入待測區(qū)域，如圖中虛線所示。電子質(zhì)量為m、電量為e，重力不計，從燈絲出來的電子初速不計，整個裝置置于真空室內(nèi)。

（1）用筆畫線代替導(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軸進入待測區(qū)域，測得電子剛連入時受力大小均為F，由此，你能推測出待測區(qū)域中電場或磁場的什么信息？
（4）保持電子進入待測區(qū)域的速度大小仍為V₀，轉(zhuǎn)動待測區(qū)域（轉(zhuǎn)動中電場、磁場相對坐標(biāo)軸的方向不變），使電子沿Y軸或Z軸方向射入。測得電子剛射入時受力大小如下表所示，根據(jù)表中信息又能推測出待測區(qū)域中電場或磁場的什么信息？

Answer 1

（1）電路圖見解析；（2）（3）電場強度大小（方向不能確定）（4）見解析。

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，故磁場方向與x軸平行，力F就是電場力，電場強度大小（方向不能確定）
（4）①因軸，軸，故洛倫茲力軸；又因為電子沿±y軸射入時受力均為，說明洛倫茲力與電場力垂直，所以電場強度方向平行于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