精英家教網(wǎng)湯姆孫測定陰極射線粒子比荷的實驗原理如圖所示，陰極發(fā)出的電子束沿直線射到熒光屏上的O點時，出現(xiàn)一個光斑．在垂直于紙面的方向上加一個磁感應強度為3.0×10-4T的勻強磁場后，電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿半徑為7.2cm的圓弧運動，打在熒光屏上的P點．然后在磁場區(qū)域加一個豎直向下的勻強電場，電場強度的大小為1.14×103V/m時，光斑P又回到O點，求電子的比荷．
分析：只受到洛倫茲力，根據(jù)牛頓第二定律列式；再根據(jù)電場力與洛倫茲力平衡列式，即可求解．
解答：解：只加磁場時，電子僅受洛倫茲力作用做勻速圓周運動，軌道半徑設為r，
由牛頓第二定律知：qvB=m
v2
r
，
比荷為：
q
m
=
v
Br
…①
加上電場E以后，使偏轉(zhuǎn)的電子束回到原來的直線上，是因為電子受到的電場力Eq和洛倫茲力qvB平衡，
因此有：Eq=qvB…②
由①②式得：
q
m
=
E
rB2
=
1.14×103
7.2×10-2×(3.0×10-4)2
C/kg=1.76×1011C/kg．
答：電子的比荷1.76×1011C/kg．
點評：考查粒子做勻速圓周運動與勻速直線運動中，洛倫茲力提供向心力，及洛倫茲力與電場力平衡的應用，注意掌握牛頓第二定律的運用，當心計算的正確性．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)湯姆孫測定電子比荷（電子的電荷量與質(zhì)量之比）的實驗裝置如圖所示．真空玻璃管內(nèi)，陰極K發(fā)出的電子經(jīng)加速后，穿過小孔A、C沿中心軸線OP1進入到兩塊水平正對放置的極板D1、D2間的區(qū)域，射出后到達右端的熒光屏上形成光點．若極板D1、D2間無電壓，電子將打在熒光屏上的中心P1點；若在極板間施加偏轉(zhuǎn)電壓U，則電子將打P2點，P2與P1點的豎直間距為b，水平間距可忽略不計．若再在極板間施加一個方向垂直于紙面向外、磁感應強度為B的勻強磁場（圖中未畫出），則電子在熒光屏上產(chǎn)生的光點又回到P1點．已知極板的長度為L1，極板間的距離為d，極板右端到熒光屏間的距離為L2．忽略電子的重力及電子間的相互作用．
（1）求電子進入極板D1、D2間區(qū)域時速度的大��；
（2）推導出電子的比荷的表達式；
（3）若去掉極板D1、D2間的電壓，只保留勻強磁場B，電子通過極板間的磁場區(qū)域的軌跡為一個半徑為r的圓弧，陰極射線射出極板后落在熒光屏上的P3點．不計P3與P1點的水平間距，求P3與P1點的豎直間距y．

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科目：高中物理 來源： 題型：

湯姆孫測定電子比荷的實驗裝置如圖甲所示．從陰極K發(fā)出的電子束經(jīng)加速后，以相同速度沿水平中軸線射入極板D1、D2區(qū)域，射出后打在光屏上形成光點．在極板D1、D2區(qū)域內(nèi)，若不加電場和磁場，電子將打在P1點；若只加偏轉(zhuǎn)電壓U，電子將打在P2點；若同時加上偏轉(zhuǎn)電壓U和一個方向垂直于紙面向外、磁感應強度大小為B的勻強磁場（圖中未畫出），電子又將打在P1點．已知極板長度為L，極板間距為d．忽略電子的重力及電子間的相互作用．
精英家教網(wǎng)
（1）求電子射人極板D1、D2區(qū)域時的速度大��；
（2）打在P2點的電子，相當于從D1、D2中軸線的中點O′射出，如圖乙中的O′P2所示，已知∠P2O′P1=θ試推導出電子比荷
em
的表達式；
（3）若兩極板間只加題中所述的勻強磁場，電子在極板間的軌跡為一段圓弧，射出后打在P3點．測得圓弧半徑為2L、P3與P1間距也為2L，求圖乙中P1與P2點的間距a．

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科目：高中物理 來源： 題型：

1897年J.J.湯姆孫用陰極射線管測量了電子的比荷（電子的電荷量與質(zhì)量之比），其實驗原理示意圖如圖8-3-22所示.電子流平行極板射入，極板P、P′間同時存在勻強電場E和勻強磁場B時，電子流不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；極板間只存在勻強磁場B時，電子流穿出磁場時的偏向角Δθ=8/110 rad.已知極板長度L=5 cm，電場強度E=15 000 V/m，磁感應強度B=0.55×10-3 T.

（1）求電子流初速度的大��；

（2）估算該實驗中測得的電子比荷約為多大.

圖8-3-22

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科目：高中物理 來源：2013-2014北京市海淀區(qū)高三第二學期適應性練習（零模）物理試卷（解析版） 題型：計算題

（18分）湯姆孫測定電子比荷（電子的電荷量與質(zhì)量之比）的實驗裝置如圖所示。真空玻璃管內(nèi)，陰極K發(fā)出的電子經(jīng)加速后，穿過小孔A、C沿中心軸線OP1進入到兩塊水平正對放置的極板D1、D2間的區(qū)域，射出后到達右端的熒光屏上形成光點。若極板D1、D2間無電壓，電子將打在熒光屏上的中心P1點；若在極板間施加偏轉(zhuǎn)電壓U，則電子將打P2點，P2與P1點的豎直間距為b，水平間距可忽略不計。若再在極板間施加一個方向垂直于紙面向外、磁感應強度為B的勻強磁場（圖中未畫出），則電子在熒光屏上產(chǎn)生的光點又回到P1點。已知極板的長度為L1，極板間的距離為d，極板右端到熒光屏間的距離為L2。忽略電子的重力及電子間的相互作用。

（1）求電子進入極板D1、D2間區(qū)域時速度的大��；

（2）推導出電子的比荷的表達式；

（3）若去掉極板D1、D2間的電壓，只保留勻強磁場B，電子通過極板間的磁場區(qū)域的軌跡為一個半徑為r的圓弧，陰極射線射出極板后落在熒光屏上的P3點。不計P3與P1點的水平間距，求P3與P1點的豎直間距y。

 

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