速度选择器

实验目的

理解速度选择器的工作条件，会推导直线通过时 v=E/B，并判断速度偏离时的偏转方向。

实验原理

粒子同时受电场力 F电=qE 和洛伦兹力 F洛=qvB，二力方向相反。当 qE = qvB，即 v = E/B 时合力为零，粒子做匀速直线运动。该速度与粒子的电荷量、质量及电性无关。若 v>E/B，洛伦兹力大于电场力，粒子向洛伦兹力一侧偏转；若 v<E/B，粒子向电场力一侧偏转。

实验器材

• 带电粒子
• 匀强电场区域（两平行极板）
• 匀强磁场区域
• 粒子入射速度
• 电场方向与磁场方向
• 粒子出射位置

实验步骤

1. 观察电场、磁场的方向，确认二者相互垂直
2. 判断粒子所受电场力与洛伦兹力的方向是否相反
3. 令粒子速度等于 E/B 射入，观察运动轨迹
4. 增大粒子速度，观察粒子向哪一侧偏转
5. 减小粒子速度，再观察偏转方向，并与上一步对比

实验现象与结论

速度恰为 E/B 的粒子沿直线穿过场区；速度偏大的粒子偏向洛伦兹力一侧，速度偏小的粒子偏向电场力一侧。结论：速度选择器只选择速度，与粒子的电荷量、质量、电性无关，但入射方向必须使电场力与洛伦兹力反向。

常见问题

速度选择器能选出正电荷也能选出负电荷吗？

能。qE=qvB 中 q 可约去，条件 v=E/B 与电性无关，但入射方向要使两力反向。

粒子从相反方向射入还能直线通过吗？

一般不能。方向反过来后，电场力与洛伦兹力会变成同向，粒子将偏转。