（18分）汤姆孙测定电子比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示。真空玻璃管内，阴极K发出的电子经加速后，穿过小孔A、C沿中心轴线OP1进入到两块水平正对放置的极板D1、D2间的区域，射出后到达右端的荧光屏上形成光点。若极板D1、D2间无电压，电子将打在荧光屏上的中心P1点；若在极板间施加偏转电压U，则电子将打P2点，P2与P1点的竖直间距为b，水平间距可忽略不计。若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场（图中未画出），则电子在荧光屏上产生的光点又回到P1点。已知极板的长度为L1，极板间的距离为d，极板右端到荧光屏间的距离为L2。忽略电子的重力及电子间的相互作用。
（1）求电子进入极板D1、D2间区域时速度的大小；
（2）推导出电子的比荷的表达式；
（3）若去掉极板D1、D2间的电压，只保留匀强磁场B，电子通过极板间的磁场区域的轨迹为一个半径为r的圆弧，阴极射线射出极板后落在荧光屏上的P3点。不计P3与P1点的水平间距，求P3与P1点的竖直间距y。
高三物理计算题困难题
（18分）汤姆孙测定电子比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示。真空玻璃管内，阴极K发出的电子经加速后，穿过小孔A、C沿中心轴线OP1进入到两块水平正对放置的极板D1、D2间的区域，射出后到达右端的荧光屏上形成光点。若极板D1、D2间无电压，电子将打在荧光屏上的中心P1点；若在极板间施加偏转电压U，则电子将打P2点，P2与P1点的竖直间距为b，水平间距可忽略不计。若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场（图中未画出），则电子在荧光屏上产生的光点又回到P1点。已知极板的长度为L1，极板间的距离为d，极板右端到荧光屏间的距离为L2。忽略电子的重力及电子间的相互作用。
（1）求电子进入极板D1、D2间区域时速度的大小；
（2）推导出电子的比荷的表达式；
（3）若去掉极板D1、D2间的电压，只保留匀强磁场B，电子通过极板间的磁场区域的轨迹为一个半径为r的圆弧，阴极射线射出极板后落在荧光屏上的P3点。不计P3与P1点的水平间距，求P3与P1点的竖直间距y。
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带电粒子的电量与质量的比值（e/m）称为比荷。汤姆生当年用来测定电子比荷的实验装置如图所示。真空玻璃管内的阴极K发出的电子经过加速电压加速后，形成细细的一束电子流。当极板C、D间不加偏转电压时，电子束将打在荧光屏上的O点；若在C、D间加上电压U，则电子束将打在荧光屏上的P点，P点与O点的竖直距离为h；若再在C、D极板间加一方向垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，电子束又重新打在了O点。已知极板C、D的长度为L1，C、D间的距离为d，极板右端到荧光屏的距离为L2。不计电子重力影响。
（1）求电子打在荧光屏O点时速度的大小；
（2）a．推导出电子比荷的表达式（结果用题中给定的已知量的字母表示）；
b．若L1=5.00cm，d=1.50cm，L2=10.00cm，偏转电压U=200V，磁感应强度B=6.3×10－4T，h=3.0cm。估算电子比荷的数量级。
（3）上述实验中，未记录阴极K与阳极A之间的加速电压U0，若忽略电子由阴极K逸出时的速度大小，根据上述实验数据能否估算出U0的值？并说明理由。
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（10分）汤姆逊用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示，真空管内的阴极K发出的电子经加速电压加速后，穿过A'中心的小孔沿中心线O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P'间的区域，极板间距为d。当P和P'极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；当P和P'极板间加上偏转电压U后，亮点偏离到O'点；此时，在P和P'间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点。不计电子的初速度、所受重力和电子间的相互作用。
（1）求电子经加速电场加速后的速度大小；
（2）若加速电压值为U0，求电子的比荷；
（3）若不知道加速电压值，但已知P和P'极板水平方向的长度为L1，它们的右端到荧光屏中心O点的水平距离为L2， O'与O点的竖直距离为h，（O'与O点水平距离可忽略不计），求电子的比荷。
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（18分）下图是汤姆孙用来测定电子比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置示意图，某实验小组的同学利用此装置进行了如下探索：
①真空管内的阴极K发出的电子经加速后，穿过A'中心的小孔沿中心线OP的方向进入到两块水平正对放置的平行极板M和N间的区域。当M和N间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心P点处，形成了一个亮点；
②在M和N间加上偏转电压U后，亮点偏离到P1点；
③在M和N之间再加上垂直于纸面向外的匀强磁场，调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，电子在M、N间作匀速直线运动，亮点重新回到P点；
④撤去M和N间的偏转电压U，只保留磁场B，电子在M、N间作匀速圆周运动，亮点偏离到P2点。若视荧光屏为平面，测得P、P2的距离为y。
已知M和N极板的长度为L1，间距为d，它们的右端到荧光屏中心P点的水平距离为L2，不计电子所受的重力和电子间的相互作用。
（1）求电子在M、N间作匀速直线运动时的速度大小；
（2）写出电子在M、N间作匀速圆周运动的轨迹半径r与L1、L2及y之间的关系式；
（3）若已知电子在M、N间作匀速圆周运动的轨迹半径r，求电子的比荷；
（4）根据该小组同学的探索，请提出估算电子比荷的其他方案及需要测量的物理量。
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一种测定电子比荷的实验装置如图所示真空玻璃管内，阴极K发出的电子（可认为初速度为0）经阳极A与阴极K之间的高电压加速后，形成一细束电子流，以平行于平板电容器极板的速度从两极板C、D左端中点进入极板区域。若两极板C、D间无电压，电子将打在荧光屏上的O点若在两极板CD间施加偏转电压，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点；若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外的匀强磁场，则电子又打在荧光屏上的O点。已知磁场的磁感应强度为B，极板间电压为U，极板的长度为l，C、D间的距离为d，极板区的中点M到荧光屏中点O的距离为L，P点到O点的距离为y。
（1）求电子进入偏转电场的速度v0。
（2）求电子的比荷
。
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1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷，图为汤姆孙测电子比荷的装置示意图。在真空玻璃管内，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，形成细细的一束电子流，沿图示方向进入两极板C、D间的区域。若两极板C、D间无电压，电子将打在荧光屏上的O点，若在两极板间施加电压U，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点；若再在极板间施加磁感应强度大小为B的匀强磁场，则电子在荧光屏上产生的光点又回到O点，已知极板的长度L1=5.00cm，C、D间的距离d=1.50cm，极板的右端到荧光屏的距离L2=10.00cm，U=200V，B=6.3×10－4T，P点到O点的距离Y=3.0cm。求:
(1)判断所加磁场的方向；
(2)电子经加速后射入极板C、D的速度v；
(3)电子的比荷
(结果保留三位有效数字）。
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1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷，图为汤姆孙测电子比荷的装置示意图。在真空玻璃管内，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，形成细细的一束电子流，沿图示方向进入两极板C、D间的区域。若两极板C、D间无电压，电子将打在荧光屏上的O点，若在两极板间施加电压U，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点；若再在极板间施加磁感应强度大小为B的匀强磁场，则电子在荧光屏上产生的光点又回到O点，已知极板的长度L=5.00cm，C、D间的距离d=1.50cm，极板的右端到荧光屏的距离D=10.00cm，U=200V，B=6.3×10－4T，P点到O点的距离Y=3.0cm。求:
(1)判断所加磁场的方向；
(2)电子经加速后射入极板C、D的速度v；
(3)电子的比荷
(结果保留三位有效数字）。
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汤姆孙测定电子比荷的实验装置如图甲所示。从阴极K发出的电子束经加速后，以相同速度沿水平中轴线射入极板D1、D2区域，射出后打在光屏上形成光点。在极板D1、D2区域内，若不加电场和磁场，电子将打在P1点；若只加偏转电压U，电子将打在P2点；若同时加上偏转电压U和一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），电子又将打在P1点。已知极板长度为L，极板间距为d。忽略电子的重力及电子间的相互作用。
（1）求电子射人极板D1、D2区域时的速度大小；
（2）打在P2点的电子，相当于从D1、D2中轴线的中点O’射出，如图乙中的O’ P2所示，已知
试推导出电子比荷
的表达式；
（3）若两极板间只加题中所述的匀强磁场，电子在极板间的轨迹为一段圆弧，射出后打在P3点。测得圆弧半径为2L、P3与P1间距也为2L，求图乙中P1与P2点的间距a。
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