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汤姆生曾采用电场、磁场偏转法测定电子的比荷,具体方法如下: Ⅰ.使电子以初速度v...

汤姆生曾采用电场、磁场偏转法测定电子的比荷,具体方法如下:
Ⅰ.使电子以初速度v1垂直通过宽为L的匀强电场区域,测出偏向角θ,已知匀强电场的场强大小为E,方向如图(a)所示
Ⅱ.使电子以同样的速度v1垂直射入磁感应强度大小为B、方向如图(b)所示的匀强磁场,使它刚好经过路程长度为L的圆弧之后射出磁场,测出偏向角φ,请继续完成以下三个问题:
(1)电子通过匀强电场和匀强磁场的时间分别为多少?
(2)若结果不用v1表达,那么电子在匀强磁场中做圆弧运动对应的圆半径R为多少?
(3)若结果不用v1表达,那么电子的比荷e/m为多少?

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(1)电子在电场中做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,电子在磁场中做匀速圆周运动,根据运动学公式求解时间; (2)电子在匀强磁场中做圆弧运动,轨迹对应的圆心角等于速度的偏向角,得到轨迹的圆心角,由弧长L=R•φ,求出圆半径R; (3)由牛顿第二定律和运动学公式得出电子在电场中偏转角θ的正切表达式.由牛顿第二定律求出电子的比荷. 【解析】 (1)电子通过匀强电场时水平做匀速直线运动,所用的时间为t1=.电子在匀强磁场中做匀速圆周运动,所用的时间为t2=…① (2)电子在匀强磁场中做圆弧运动,轨迹对应的圆心角等于速度的偏向角,则轨迹的圆心角为φ.所以电子进入匀强磁场中作匀速圆周运动的半径为:R=…② (3)在电场中:沿电场力方向有:vy=at=…③ 电子射出电场时的速度偏向角满足:tanθ=…④ 由牛顿第二定律,有:ev1B=m…⑤ 综合②③④⑤,解得:=…⑥ 答: (1)电子通过匀强电场和匀强磁场的时间相等,都是. (2)电子在匀强磁场中做圆弧运动对应的圆半径R为. (3)电子的比荷为.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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