解题思路:(1)当电子受到电场力与洛伦兹力平衡时,做匀速直线运动,因此由电压、磁感应强度可求出运动速度.(2)电子在电场中做类平抛运动,将运动分解成沿电场强度方向与垂直电场强度方向,然后由运动学公式求解.电子离开电场后,做匀速直线运动,从而可以求出偏转距离的表达式,变型得到电子的荷质比表达式.(3)电子的荷质比是由电子本身的特点决定的,与外加的电压无关.
(1)当电子受到的电场力与洛沦兹力平衡时,电子做匀速直线运动,亮点重新回复到中心O点,设电子的速度为v,则
evB=eE ①
得v=
E
B
即v=
U
Bb
(2)当极板间仅有偏转电场 时,电子以速度v进入后,竖直方向作匀加速运动,加速度为a=
eU
mb
电子在水平方向作匀速运动,在电场内的运动时间为t1=
L1
v
这样,电子在电场中,竖直向上偏转的距离为d1=
1
2a
t21=
e
L21U
2mv2b
离开电场时竖直向上的分速度为v1=at1=
eL1U
mvb
电子离开电场后做匀速直线运动,经t2时间到达荧光屏t2=
L2
v
t2时间内向上运动的距离为d2=v1t2=
eUL1L2
mv2b
这样,电子向上的总偏转距离为d=d1+d2=
eUL1
2mv2b(2L2+L1)
可解得[e/m=
2Ud
B2bL1(L1+2L2)] ②
(3)根据(2)中的结论,不能得出:电子的荷质比是由外加电压决定,外加电压越大,荷质比越大的结论.
根据①式看到,若满足①的条件,偏转电压增大的同时,磁感应强度约增大,所以在②式中的B与U同步增大,所以不能得出:电子的荷质比是由外加电压决定,外加电压越大,荷质比越大的结论.
答:(1)打在荧光屏O点的电子速度大小[U/Bb].
(2)试推导出电子的荷质比表达式[e/m=
2Ud
B2bL1(L1+2L2)];
(3)根据(2)中的结论,不能得出:电子的荷质比是由外加电压决定,外加电压越大,荷质比越大的结论.
因为根据①式看到,若满足①的条件,偏转电压增大的同时,磁感应强度也增大,所以在②式中的B与U同步增大.
点评:
本题考点: 射线管的构造及其工作原理.
考点点评: 考查平抛运动处理规律:将运动分解成相互垂直的两方向运动,因此将一个复杂的曲线运动分解成两个简单的直线运动,并用运动学公式来求解.