Question

（18分）下圖為湯姆生在1897年測(cè)量陰極射線（電子）的荷質(zhì)比時(shí)所用實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖。K為陰極，A₁和A₂為連接在一起的中心空透的陽(yáng)極，電子從陰檢發(fā)出后被電場(chǎng)加速，只有運(yùn)動(dòng)方向與A₁和A₂的狹縫方向相同的電子才能通過(guò)，電子被加速后沿方向垂直進(jìn)入方向互相垂直的電場(chǎng)、磁場(chǎng)的疊加區(qū)域。磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，電場(chǎng)極板水平放置，電子在電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的共同作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)。已知圓形磁場(chǎng)的半徑為R，圓心為C。

某校物理實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們利用該裝置，進(jìn)行了以下探究測(cè)量：

    首先他們調(diào)節(jié)兩種場(chǎng)強(qiáng)的大�。寒�(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時(shí)，使得電子恰好能夠在復(fù)合場(chǎng)區(qū)域內(nèi)沿直線運(yùn)動(dòng)；然后撤去電場(chǎng)，保持磁場(chǎng)和電子的速度不變，使電子只在磁場(chǎng)力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，打要熒屏上出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)P，通過(guò)推算得到電子的偏轉(zhuǎn)角為α（即：之間的夾角）。若可以忽略電子在陰極K處的初速度，則：

（1）電子在復(fù)合場(chǎng)中沿直線向右飛行的速度為多大？

（2）電子的比荷為多大？

（3）利用上述已知條件，你還能再求出一個(gè)其它的量嗎？若能，請(qǐng)指出這個(gè)量的名稱(chēng)。

 

Answer 1

（1）

（2）

（3）還可以求出電子在磁場(chǎng)中做圓弧運(yùn)動(dòng)的圓半徑r等

解析:

（1）電子在復(fù)合場(chǎng)中二力平衡，

即                                                   ①

（2）如圖所示，其中r為電子在磁場(chǎng)中做圓（弧）運(yùn)動(dòng)的圓軌道半徑。

所以：                                          ③

                                                     ④

又因：                                        ⑤

聯(lián)解以上四式得：                ⑥

（3）還可以求出電子在磁場(chǎng)中做圓弧運(yùn)動(dòng)的圓半徑r等（或指出：加速電場(chǎng)的電壓U，等即可）