电子比荷的测定

　　1910年美国物理学家密立根通过著名的"油滴实验"，简练而又精确地测定了电子的电荷量．更重要的是密立根实验发现电荷是量子化的，即任何电荷的电荷量只能是元电荷e的整数倍，并求得了元电荷即电子所带的电荷量e.

　　密立根实验的原理

　　(1)如图所示，两块平行放置的水平金属板A、B与电源相连接，使A板带正电，B板带负电，从喷雾器喷嘴喷出的小油滴经上面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中．

　　(2)小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可以使小油滴静止在两板之间，此时电场力和重力平衡，即mg＝Eq，则电荷的电荷量q＝.实验发现，q一定是某个最小电荷量的整数倍，这个最小的电荷量就是电子的电荷量．

　　　汤姆孙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(不计初速度、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后，穿过A′中心的小孔沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P′间的区域内．当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；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点(O′点与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计)．此时，在P和P′间的区域内，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．已知极板水平方向的长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2(如图所示)．

　　(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小．

　　(2)推导出电子的比荷的表达式．

　　[思路点拨] 此题中电子在电场中做类平抛运动，在电磁场中做匀速直线运动，受到的电场力和洛伦兹力平衡，仔细分析其物理过程，不难求出结果．

[解析]　(1)当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回到中心O点，设电子的速度为v，