测定电子荷质比(电荷q与质量m之比q/m)的实验装置如图所示.真空玻璃管内,阴极K发出的电子,经阳极A与阴极K之间的高电压加速后,形成一束很细的电子流,电子流以

测定电子荷质比(电荷q与质量m之比q/m)的实验装置如图所示.真空玻璃管内,阴极K发出的电子,经阳极A与阴极K之间的高电压加速后,形成一束很细的电子流,电子流以

题型:不详难度:来源:
测定电子荷质比(电荷q与质量m之比q/m)的实验装置如图所示.真空玻璃管内,阴极K发出的电子,经阳极A与阴极K之间的高电压加速后,形成一束很细的电子流,电子流以平行于平板电容器极板的速度进入两极板C、D间的区域.若两极板C、D间无电压,则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的O点;若在两极板间加上电压U,则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点;若再在极板间加一方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场,则打到荧光屏上的电子产生的光点又回到O点.现已知极板的长度l=5.00cm,C、D间的距离d=l.50cm,极板区的中点M到荧光屏中点O的距离为L=12.50cm,U=200V,P点到O点的距离y=
.
OP
=3.0cm;B=6.3×10-4T.试求电子的荷质比.(不计重力影响).

魔方格
答案
设电子刚进入平行板电容器极板间区域时的速度为v0,因为速度方向平行于电容器的极板,通过长度为l的极板区域所需的时间:t1=
l
v0
…(1)
当两极板之间加上电压时,设两极板间的场强为E,作用于电子的静电力的大小为qE方向垂直于极板由C指向D,电子的加速度:a=
qE
m
…(2)
而   E=
U
d
…(3)
因电子在垂直于极板方向的初速度为0,因而在时间t1内垂直于极板方向的位移
   y1=
1
2
a
t21
…(4)
电子离开极板区域时,沿垂直于极板方向的末速度:vy=at1…(5)
设电子离开极板区域后,电子到达荧光屏上P点所需时间为t2
t2=
L-
l
2
v0
…(6)
在t2时间内,电子作匀速直线运动,在垂直于极板方向的位移:y2=vyt2…(7)
P点离开O点的距离等于电子在垂直于极板方向的总位移y=y1+y2…(8)
由以上各式得电子的荷质比为:
q
m
=
v20
d
UlL
y
…(9)
加上磁场B后,荧光屏上的光点重新回到O点,表示在电子通过平行板电容器的过程中电子所受电场力与磁场力相等,即  qE=qv0B…(l0)
注意到(3)式,可得电子射入平行板电容器的速度:
   v0=
U
Bd
…(11)
代入(9)式得:
q
m
=
U
B2lLd
y
…(12)
代入有关数据求得:
q
m
=1.6×1011 C/kg…(13)
答:电子的荷质比为1.6×1011 C/kg.
举一反三
质量分别为m1和m2的两个小物块用轻绳连接,绳跨过位于倾角α=30°的光滑斜面顶端的轻滑轮,滑轮与转轴之间的摩擦不计,斜面固定在水平桌面上,如图所示.第一次,m1悬空,m2放在斜面上,用t表示m2自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间.第二次,将m1和m2位置互换,使m2悬空,m1放在斜面上,发现m1自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间为
t
3
.求m1与m2之比.魔方格
题型:山西二模难度:| 查看答案
如图,已知斜面倾角300,物体A质量mA=0.4kg,物体B质量mB=0.7kg,H=0.5m.B从静止开始和A一起运动,B落地时速度v=2m/s.若g取10m/s2,绳的质量及绳的摩擦不计,求:
(1)物体与斜面间的动摩擦因数
(2)物体沿足够长的斜面滑动的最大距离.魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
如图所示,空间存在着强度E=2.5×102N/C方向竖直向上的匀强电场,在电场内一长为L=0.5m的绝缘细线,一端固定在O点,一端拴着质量m=0.5kg、电荷量q=4×10-2C的小球.现将细线拉直到水平位置,使小球由静止释放,当小球运动最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂.取g=10m/s2.求:
(1)小球的电性;
(2)细线能承受的最大拉力;
(3)当小球继续运动后与O点水平方向距离为L时,小球距O点的高度.魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
火车以1m/s2的加速度在水平轨道上匀加速行驶,一乘客把手伸到窗外从距地面2.5m高处自由释放一物体,不计空气阻力,物体落地时与乘客的水平距离为(  )
题型:不详难度:| 查看答案
A.0mB.0.5mC.0.25mD.1m
一辆公共汽车进站后开始刹车,做匀减速直线运动.开始刹车后的第1s内和第2s内位移大小依次为9m和7m.则刹车后6s内的位移是(  )
题型:白银模拟难度:| 查看答案
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A.20mB.24mC.25mD.75m