(1)由题意知,粒子在电场中偏转时做类平抛运动,设粒子从两版间射出时,速度的水平分量为v x,竖直分量为v y则由题意有:
v x=v 0
v y =at=
qU
md ×
l
v 0 =
qUl
md v 0
又因为粒子从电场射出时速度的偏转角为37° 则有: tan3 7 0 =
v y
v 0 =
qUl
md
v 20
解之得:
q
m =
3d
v 20
4Ul
(2)由题意得,粒子进入磁场的速度vcos37°=v 0得 v=
5
4 v 0
设粒子刚好打在光屏时,磁感应强度为B,
如图,由几何知识有:Rsin37°+R=a 得: R=
a
1+sin37°
粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力有: Bqv=
m v 2
R
得: B=
mv
qR =
1
q
m ×
5
4 v 0
a
1+sin37° =
8Ul
3d v 0 a
所以,要使粒子不大在光屏上,应有磁感应强度小于
8Ul
3d v 0 a
(3)由题知:
微粒只要打在屏上,x坐标就为0
微粒在y轴方向先做匀加速直线运动,后做匀速直线运动,根据几何关系可得:
y=(
l
2 +a)tan37° =
3l+6a
8
微粒在z轴方向在电场力作用下做初速度为0的匀加速直线运动,根据位移时间关系有:
z=
1
2 ×
q E 0
m × t 2
根据运动的等时性有在z轴方向运动时间 t=
a
v 0
代入得: z=
3 E 0 d a 2
8Ul (1分)
则坐标为:(0,
3l+6a
8 ,
3 E 0 d a 2
8Ul )
答:(1)粒子的比荷
q
m =
3d
v 20
4Ul ;
(2)若在两板右侧MN和光屏PQ间加如图所示的磁场,要使粒子不打在光屏上,磁感应强度小于
8Ul
3d v 0 a ;
(3)若在两板右侧MN和光屏PQ间加垂直纸面向外、大小为E 0的匀强电场,设初速度方向所在直线与光屏交点为O点,取O点为坐标原点,水平向右为x正方向,垂直纸面向外为z轴的正方向,建立如图所示的坐标系,粒子打在光屏上的坐标:(0,
3l+6a
8 ,
3 E 0 d a 2
8Ul ).