带电粒子在磁场中运动的实验问题

张明声

带电粒子在磁场中运动涉及很多的实际问题，如速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器等等.下面例析带电粒子在磁场中运动的一些实验问题.

一、测定带电粒子比荷的实验

例1 在研究性学习中，某同学设计了一个测定带电粒子比荷的实验，其实验装置如图1所示.abcd是一个边长为L的正方形盒子，在a处和cd边的中点e处各有一个小孔，e外有一能显示粒子从e孔射出的荧光屏M.盒子内有一方向垂直于abcd平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B.粒子源不断地发射相同的带电粒子，粒子的初速度可忽略，先让粒子经过电压为U的电场加速，然后粒子立即由a孔平行ab边射入盒内，粒子经磁场偏转后恰好从e孔射出.不计粒子的重力和粒子之间的相互作用力.问：你认为该同学的设计方案可行吗？若可行，求出带电粒子的比荷；若不可行，说明你的理由.