题目内容

如图所示为一种测量电子比荷的仪器的原理图,其中阴极K释放电子,阳极A是一个中心开孔的圆形金属板,在AK间加一定的电压。在阳极右侧有一对平行正对带电金属板MN,板间存在方向竖直向上的匀强电场。O点为荧光屏的正中央位置,且KO的连线与MN板间的中心线重合。电子从阴极逸出并被AK间的电场加速后从小孔射出,沿KO连线方向射入MN两极板间。已知电子从阴极逸出时的初速度、所受的重力及电子之间的相互作用均可忽略不计,在下列过程中,电子均可打到荧光屏上(1)为使电子在MN两极板间不发生偏转,需在MN两极板间加一个垂直纸面的匀强磁场,请说明所加磁场的方向(2)如果MN极板间的电场强度为E,垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为BKA间的电压为U,电子恰能沿直线KO穿过平行金属板,打在荧光屏正中央,求电子的比荷(电荷量和质量之比)为多少(3)已知MN板的长度为L1,两极板右端到荧光屏的距离为L2,如果保持MN极板间的电场强度为EKA间的电压为U,而撤去所加的磁场,求电子打到荧光屏上的位置与O点的距离。
(1)电子在电场和磁场重叠的空间不发生偏转,必是电场力与洛仑兹力大小相等,方向相反 ,而电场力方向竖直向下,洛伦兹力方向一定竖直向上,由左手定则可判定磁场方向垂直纸面向外
(2)(3)
(1)电子在电场和磁场重叠的空间不发生偏转,必是电场力与洛仑兹力大小相等,方向相反 ,而电场力方向竖直向下,洛伦兹力方向一定竖直向上,由左手定则可判定磁场方向垂直纸面向外。    (1分)
(2)电子穿过电场和磁场区域沿直线运动,必受力平衡0
电子经电压为U的电场加速    
解得电子的比荷           ( 2分)
(3)电子通过M、N两极板间的过程中,在竖直方向做初速为零的匀加速运动,在水平方向做匀速直线运动。电子在两极板间运动时间t1=,加速度
所以电子在两极板间竖直方向的位移 =
电子离开两极板间后做匀速直线运动,运动时间t2=,电子从极板右端射出时其沿竖直方向的速度vy =
电子离开两极板间后,竖直方向的位移 = 
电子打到荧光屏上的位置与O点的距离 (4分)
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