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
1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v
1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v
1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v
1表达,那么电子的比荷e/m为多少?
考点分析:
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如图1所示,边长L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形金属线框,放在磁感应强度B=0.80T的匀强磁场中,它的一边与磁场的边界MN重合.在力F作用下由静止开始向左匀加速运动,在5.0s内从磁场中拉出.测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图2所示.已知金属线框的总电阻R=4.0Ω.
(1)试判断金属线框从磁场中向左拉出的过程中,线框中的感应电流方向,并在图中标出.
(2)t=2.0s时金属线框的速度和力F的大小.
(3)已知在5.0s内力F做功1.92J,那么金属线框从磁场拉出的过程中,线框中产生的焦耳热是多少?
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如图所示,水平光滑地面上停放着一辆小车,左侧靠在竖直墙壁上,光滑圆弧轨道AB的最低点B与足够长的水平轨道相切,整个轨道处于同一竖直平面内.可视为质点的物块从A点正上方H处无初速度下落,恰好落入小车圆弧轨道,并沿半径为R的四分之一圆弧轨道滑下,最终小车与物块一起运动.已知小车的质量为M,物块的质量为m,不考虑空气阻力和物块落入圆弧轨道时的能量损失,(重力加速度用g表示).求:
(1)物块到达B点时的速度大小?
(2)物块到达圆弧轨道最低点B时,轨道对它的支持力的大小?
(3)物块和小车的最终速度大小?
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如图所示,是一个电容器与一段金属丝构成的电路,一磁场垂直穿过该电路平面,磁感应强度的大小随时间以变化率k增加.已知电容器的电容量为C,电路平面所围面积为S,则:
(1)电容器的上极板M所带电荷的电性?
(2)电容器两极板间的电势差?
(3)电容器两极板所带的电荷量?
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质量为8×10
7kg的列车,从某处开始进站并关闭发动机,只在恒定阻力作用下减速滑行.已知它开始滑行时的初速度为20m/s,当它滑行了300m时,速度减小到10m/s,接着又滑行了一段距离后刚好到达站台停下,那么:
(1)关闭动力时列车的初动能为多大?
(2)列车受到的恒定阻力为多大?
(3)列车进站滑行的总时间为多大?
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在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中,电源的频率为50Hz,依次打出的点为0,1,2,3,4,…,n.则:
①在图中所示的两条纸带中应选取的纸带是
,原因是
.
②如用从起点0到第3点之间来验证,必须直接测量的物理量为
,必须计算出的物理量为
,验证的表达式为
.
③下列实验步骤操作合理的顺序排列是
_(填写步骤前面的字母)
A.将打点计时器竖直安装在铁架台上,
B.接通电源,再松开纸带,让重物自由下落,
C.取下纸带,更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验,
D.将重物固定在纸带的一端,让纸带穿过打点计时器,用手提纸带,
E.选择一条纸带,用刻度尺测出物体下落的高度h
1,h
2,h
3,…h
n,计算出对应的瞬时速度v
1,v
2,v
3,…,v
n,
F.分别算出
mv
n2和mgh
n,在实验误差范围内看是否相等.
④本实验中,计算出从0点到某点重力势能的减少量与动能的增加量相比较,是偏小还是偏大?请写出减少偏差的实验改进措施.
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