Question

1897年J.J.汤姆孙用阴极射线管测量了电子的比荷（电子的电荷量与质量之比），其实验原理示意图如图8-3-22所示.电子流平行极板射入，极板P、P′间同时存在匀强电场E和匀强磁场B时，电子流不发生偏转；极板间只存在匀强磁场B时，电子流穿出磁场时的偏向角Δθ=8/110 rad.已知极板长度L=5 cm，电场强度E=15 000 V/m，磁感应强度B=0.55×10^-3 T.

（1）求电子流初速度的大小；

（2）估算该实验中测得的电子比荷约为多大.

图8-3-22

Answer 1

思路点拨：带电粒子在匀强磁场和匀强电场中的运动，当两场同时存在时，带电粒子不发生偏转，属于速度选择器，由电场力和洛伦兹力相平衡可求出带电粒子的速度.当只存在磁场时，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由半径公式和偏转角等几何知识可求出电子比荷.

解析：无偏转时，有eE=evB

得电子流初速度v=2.7×10⁷ m/s

只存在磁场时，有evB=m（或r=）

由几何关系r=

偏转角Δθ很小，r≈

联立，并代入数据得=7×10¹⁰ C/kg.

答案：(1)2.7×10⁷ m/s  (2)7×10¹⁰ C/kg