解题思路:(1)电子所受电场力与洛仑兹力相等,根据平衡条件列方程求电子的速度大小;
(2)若在两极板间加上电压U,电子在水平方向做匀速运动在竖直方向做匀加速运动,根据类平抛运动规律列方程求解;
(3)结合带电粒子在磁场中运动的有关知识思考一些其他方法即可.
(1)加上磁场后,电子所受电场力与洛仑兹力相等,电子做匀速直线运动,则:evB=eE
又:E=
U
d
即:v=
U
Bd
(2)若在两极板间加上电压U,
电子在水平方向做匀速运动,通过极板所需的时间为:t1=
L1
v
电子在竖直方向做匀加速运动,加速度为:a=
eU
md
在时间t1内垂直于极板方向竖直向下偏转的距离为:y1=
1
2a
t21
离开极板区域时竖直向下的分速度为:vy=at1
电子离开极板区域后做匀速直线运动,经t2时间到达荧光屏,t2=
L2
v
在时间t2内向下运动的距离为:y2=vyt2
则:h=y1+y2
解得:[e/m=
2Uh
B2dL1(L1+2L2)]
(3)说出任何一种合理方法均可,例如:
a.测量出A与K之间的电压U′;再在两极板间加上电压U,电子将打在荧光屏上的P点;测出OP的长度便能计算电子的比荷;
b.测量出A与K之间的电压U′;只在圆形区域内加一方向垂直于纸面的磁感应强度为B的匀强磁场,电子将打在荧光屏上的P′点;测出OP′的长度便能计算电子的比荷;
c.在两极板间加上电压U,在圆形区域内加一方向垂直于纸面的磁感应强度为B的匀强磁场,使电子打在荧光屏上的O点;再撤去两极板间加上电压,电子将打在荧光屏上的P′点;测出OP′的长度便能计算电子的比荷;
d.只在两极板间加上电压U,电子将打在荧光屏上的P点;只在圆形区域内加一方向垂直于纸面的磁感应强度为B的匀强磁场,电子将打在荧光屏上的P′点;测出OP、OP′的长度便能计算电子的比荷.
答:(1)电子打在荧光屏O点时速度的大小[U/Bd].
(2)推导出电子比荷的表达式为[e/m=
2Uh
B2dL1(L1+2L2)].
(3)方法如上所述.
点评:
本题考点: 射线管的构造及其工作原理.
考点点评: 本题考查带电粒子在混合场中运动的知识有关应用,难点是带电粒子在电场中的偏转,要灵活运用类平抛运动的有关规律求解.