Question

湯姆生曾采用電場、磁場偏轉(zhuǎn)法測定電子的比荷，具體方法如下：

Ⅰ．使電子以初速度v₁垂直通過寬為L的勻強(qiáng)電場區(qū)域，測出偏向角θ，已知勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為E，方向如圖（a）所示

Ⅱ．使電子以同樣的速度v₁垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向如圖（b）所示的勻強(qiáng)磁場，使它剛好經(jīng)過路程長度為L的圓弧之后射出磁場，測出偏向角φ，請繼續(xù)完成以下三個問題：

1.電子通過勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場的時間分別為多少？

2.若結(jié)果不用v₁表達(dá)，那么電子在勻強(qiáng)磁場中做圓弧運(yùn)動對應(yīng)的圓半徑R為多少？

3.若結(jié)果不用v₁表達(dá)，那么電子的比荷e / m為多少？

 

Answer 1

 

1.t=L/v₁

2.R=L/φ

3.

解析:（1）電子通過勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場的時間相等，分別都是：t=L/v₁…………①（2分）

（2）電子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中作勻速圓周運(yùn)動有：R=L/φ………………………②（2分）

（3）沿電場力方向有：v_y=at=eEL/mv₁…………………………………………③（1分）

電子射出電場時的速度偏向角滿足：tanθ=v_y/v₁………………………………④（1分）

由牛頓第二定律，有：e v₁B = m ……………………………………………⑤（1分）

綜合②③④⑤，解得：e/m=……………………………………………⑥（2分）