汤姆逊用来测定电子的比荷实验装置如下:真空管内的阴极C发出电子,(不计初速,重力和电子间相互作用),经过A、B间的电场加速后,穿过A、B的中心小孔沿中心轴O′O的方向进入到

◎ 题目

汤姆逊用来测定电子的比荷实验装置如下:真空管内的阴极C发出电子,(不计初速,重力和电子间相互作用),经过A、B间的电场加速后,穿过A、B的中心小孔沿中心轴O′O的方向进入到两块水平正对的长度为L的平行极板D和E间的区域,当极板间不加偏转电压时,电子束打在荧光屏的中心O′点,形成一个亮点;若在D、E间加上方向向下、场强为E的匀强电场,电子将向上偏转;如果再利用通电线圈在D、E电场区加上一垂直纸面的匀强磁场(图中未画出),调节磁场的强弱,当磁感应强度的大小为B时,荧光斑恰好回到荧光屏中心.接着再去掉电场,电子向下偏转,偏转角为φ.如图所示,求:
(1)在图中画出磁场B的方向;
(2)根据L、E、B和φ,推导电子的比荷的表达式.

魔方格

◎ 答案

粒子在磁场中做匀速圆周运动,如图所示,

魔方格

则有:L=
.
AB
?cosθ
   
 解之得:
.
AB
=
L
cosθ
=
L
cos
φ
2
  
.
AB
2
=Rsinθ=Rsin
φ
2
 
所以 
L
2cos
φ
2
?sin
φ
2
=R

因为2cos
φ
2
?sin
φ
2
=sinφ
 
得:L=Rsinφ 
由题意可得:qvB=qE 
则有:v=
E
B
  
洛伦兹力提供向心力,则有:qvB=m
v2
R
=m
v2
L
sinφ

综上所得:qB=m
v
L
sinφ
=m
Esinφ
BL
   
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