题目内容
1897年汤姆孙第一次测得了电子的比荷，其装置示意图如图所示。K为电子发射源，在阳极A1和阴极K之间维持数千伏的电势差U，电子流在阴极K、阳极A1之间被加速，经电极A1、A2小孔形成一细束电子流进入C1、C2区域，此处有相互正交的匀强电场E和匀强磁场B，并与速度v垂直。F为荧光屏用以显示电子所打击的位置。整个装置为高度真空。试说明如何运用上述装置测定出电子的比荷(e/m)____________。
解析：(1)先使E＝B＝0，则电子流无偏转地打在屏的中心P0。
(2)在C1、C2之间加上如上图所示的电场E，则电子束受电场力(eE)的作用而向上偏转；若再加上垂直纸面的磁场B，适当调节电场与磁场的强度，可使电子流所受的电场力(eE)和洛伦兹力(evB)平衡，从而电子流又回到荧光屏的中心。此时可根据eE＝evB求出电子的速度为v＝E/B。
(3)维持磁场B不变且使电场E＝0，电子在磁场范围内仅受洛伦兹力(evB)的作用，它将做半径为R的匀速圆周运动。根据牛顿第二定律有evB＝
，联立以上两式可求得电子的比荷e/m＝
，式中E、B已知，R可由在荧光屏上光点的位移P0P′、磁场范围以及磁场到荧光屏的距离计算求得。
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