题目内容
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:
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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?
【答案】
1.t=L/v1
2.R=L/φ
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【解析】(1)电子通过匀强电场和匀强磁场的时间相等,分别都是:t=L/v1…………①(2分)
(2)电子进入匀强磁场中作匀速圆周运动有:R=L/φ……………………… ②(2分)
(3)沿电场力方向有:vy=at=eEL/mv1…………………………………………③(1分)
电子射出电场时的速度偏向角满足:tanθ=vy/v1………………………………④(1分)
由牛顿第二定律,有:e v1B = m
……………………………………………⑤(1分)
综合②③④⑤,解得:e/m=
……………………………………………⑥(2分)
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