Question

【題目】掃描電子顯微鏡在研究微觀世界里有廣泛的應(yīng)用，通過磁聚焦之后的高能電子轟擊物質(zhì)表面，被撞擊的樣品會(huì)產(chǎn)生各種電磁輻射，通過分析這些電磁波就能獲取被測(cè)樣品的各種信息。早期這種儀器其核心部件如圖甲所示。其原理如下：電子槍發(fā)出的電子束，進(jìn)入磁場(chǎng)聚焦室（如圖甲），聚焦磁場(chǎng)由通電直導(dǎo)線產(chǎn)生，磁場(chǎng)通過“釋放磁場(chǎng)的細(xì)縫”釋放而出，通過控制“釋放磁場(chǎng)細(xì)縫”的寬度、磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向使電子進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，讓聚焦之后的電子集中打在樣品上。

(1)要使射入聚焦室的電子發(fā)生圖乙的偏轉(zhuǎn),請(qǐng)說明圖甲中左側(cè)和右側(cè)通電直導(dǎo)線的電流方向（只要回答“向上”或者“向下”）；

(2)圖乙為聚焦磁場(chǎng)的剖面圖，要產(chǎn)生圖示的聚焦效果，請(qǐng)說明該平面中磁場(chǎng)的分布情況：

(3)研究人員往往要估測(cè)聚焦磁場(chǎng)區(qū)域中各處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，為了研究方便假設(shè)電子運(yùn)動(dòng)經(jīng)過的磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若其中一個(gè)電子從A點(diǎn)射入（如圖丙所示），從A點(diǎn)正下方的A′點(diǎn)射出，入射方向與OA的夾角等于出射方向與O′A′的夾角，電子最終射向放置樣品的M點(diǎn)，求該磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小？已知OA=O′A′=d，AA′=L，O′M=h，電子速度大小為v，質(zhì)量為m，電量為e．

Answer 1

【答案】(1)左側(cè)的通電直導(dǎo)線的電流方向向下；右側(cè)的通電直導(dǎo)線的電流方向向下．(2)右側(cè)區(qū)域：磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi)；中間分界線上：磁感應(yīng)強(qiáng)度為零；左側(cè)區(qū)域：磁場(chǎng)方向垂直紙面向外；(3)

【解析】

（1）左側(cè)的通電直導(dǎo)線的電流方向向下；右側(cè)的通電直導(dǎo)線的電流方向向下．

（2）要產(chǎn)生圖示的聚焦效果，該平面中磁場(chǎng)的分布情況是越靠近中心線處的磁感應(yīng)強(qiáng)度越小，左右對(duì)稱；所以歸納為：右側(cè)區(qū)域：磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi)； 中間分界線上：磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。左側(cè)區(qū)域：磁場(chǎng)方向垂直紙面向外；

（3）設(shè)則可得：

由幾何關(guān)系可知：

解得

由帶電粒子在磁場(chǎng)中的受力關(guān)系可知： -

該磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是