练习：IB物理HL&SL真题讲解（三）

　　物理是最为基础的实验科学，它试图解释整个宇宙，从微小的粒子到巨大的星系都在其研究范围内，同时IB物理也是大家最常选的科目。

　　试题分析

　　这是一道关于IB Physics Topic 5. Electricity and magnetism的题目，当一电子以v的速度穿过电场和磁场时，它没有发生偏转，那当我们把电子换成一个α粒子呢？α粒子会发生偏转吗？

　　题目精析（精简）

　　电子在电场中所受到的力为F=qE，在磁场中所受到的力为F=Bvq，当电子未发生偏转，保持原有运动方向运动时，表明电子受到了一对平衡力的作用。Bvq=qE，电荷q抵消，Bv=E，那么将电子换成α粒子后，B、v、E都没有改变，所以α粒子也将不偏转。这就是用穿越电场和磁场来选择带电粒子速度的原理，因为在B和E不变的情况下，只有一个速度v可以满足Bv=E。

　　题目精析（详细）

　　我们可以先通过左手定则判断出电子所受的磁力的方向。我习惯用的版本是，左手大拇指代表磁力(Force)，食指代表磁场方向(Magnetic field)，中指代表电流方向(Current)。为了方便记忆，我采用的mnemonic是“Father, Mother, Child”。首字母和Force, Magnetic field, Current一样。因为电流的方向与电子移动方向相反，所以如果电子从左向右移动，那么电流的方向就是从右向左，左手中指指向左边。

　　根据题目中的“magnetic field out of plane of paper”，左手食指指向自己，那么此时左手大拇指的方向是竖直向上的，所以我们可以判断出电子所受到的磁力的方向是从下到上的，F=Bvq。因为电子没有偏转，所以电子也受到了一个与磁力大小相等，方向相反的力，这里就是two oppositely charged plates（带有相反电荷的板）对电子施加的力。所以F=Eq，方向从上到下，上面的板带负电，下面的板带正电。磁力和电力相等，Bvq=Eq，等式两边q抵消，Bv=E。

　　接下来再用同样的方法判断一下α粒子所受到的力。根据左手定则，因为α粒子带两个正电(2q)，所以移动的方向与电流移动方向相同，左手的中指指向右边。磁场方向没有发生变化，所以左手食指仍然指向自己，此时左手大拇指是向下的，F=Bv2q。刚刚我们判断出上面的板带负电，下面的板带正电，所以α粒子此时受到的电力方向从下到上，F=E2q。电力和磁力方向相反，Bv2q=E2q，Bv=E，大小相等，所以α粒子也不会偏转。

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