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(10分)汤姆生用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示。真空管内的阴极K发出的电子(不计初速、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后,穿过说明: 6ec8aac122bd4f6e中心的小孔沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和说明: 6ec8aac122bd4f6e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点处,形成了一个亮点;加上偏转电压U后,亮点偏离到说明: 6ec8aac122bd4f6e点,说明: 6ec8aac122bd4f6e与O点的竖直间距为说明: 6ec8aac122bd4f6e,水平间距可忽略不计。此时,在P和说明: 6ec8aac122bd4f6e间的区域,再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场。调节磁场的强弱,使磁感应强度的大小为B时,亮点重新回到O点。已知极板水平方向的长度为L1,极板间距为说明: 6ec8aac122bd4f6e,极板右端到荧光屏间的距离为L2(如图所示)。

(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小;

(2)推导出电子的比荷的表达式。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

答案:
(1) (2) 【解析】 (1)当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时,电子做匀速直线运动,亮点重新回复到中心O点,设电子的速为,则 得              既           (2)当极板间公有偏转电场时,电子以速度进入后,竖直方向作匀加速运动,加速度为 电子在水平方向作匀速运动,在电场内的运动时间为  这样,电子在电场中,竖直向上偏转的距离为     离开电场时竖直向上的分速度为          电子离开电场后做匀速直线运动,经时间到达荧光屏  时间内向上运动的距离为     这样,电子向上的总偏转距离为    可解得       
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