Question

帶電粒子的荷質比是一個重要的物理量。某中學物理興趣小組設計了一個實驗，探究電場和磁場對電子運動軌跡的影響，以求得電子的荷質比，實驗裝置如圖所示。

（1）他們的主要實驗步驟如下：
A．首先在兩極板M₁M₂之間不加任何電場、磁場，開啟陰極射線管電源，發射的電子束從兩極板中央通過，在熒屏的正中心處觀察到一個亮點；
B．在M₁M₂兩極板間加合適的電場：加極性如上圖所示的電壓，并逐步調節增大，使熒屏上的亮點逐漸向熒屏下方偏移，直到熒屏上恰好看不見亮點為止，記下此時外加電壓U。請問本步驟的目的是什么？
C．保持步驟B中的電壓U不變，對M₁M₂區域加一個大小、方向合適的磁場B，使熒屏正中心處重現亮點，試問外加磁場的方向如何？
（2）根據上述實驗步驟，同學們正確地推算出電子的荷質比與外加電場、磁場及其他相關量的關系為。一個同學說，這表明電子的荷質比大小將由外加電壓決定，外加電壓越大則電子的荷質比越大，你認為他的說法正確嗎？為什么？

Answer 1

解：(1)B．使電子剛好落在正極板的近熒屏端邊緣，利用已知量表達q/m
C．設板間距為h，電子在電場中做類平拋運動，屏上恰好看不到亮點時，電子剛好落在近熒屏端邊緣，沿電場方向位移為，則有
再結合加上磁場B時，電子束不偏轉，洛倫茲力與電場力平衡，
兩式聯立有
因M₂帶正電，電子受到向下的電場力，所以洛倫茲力方向向上，根據左手定則可判出磁場方向垂直紙面向外
(2)荷質比是帶電粒子的電荷量與質量的比值，而電荷量、質量都是粒子本身的固有屬性，故荷質比也是粒子的固有屬性，與外界條件無關