Exercice III Détermination du rapport e/m pour l'électron (5 points)

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EXERCICE III - DÉTERMINATION DU RAPPORT e/m POUR L'ÉLECTRON (5 points)
1. Détermination du caractère négatif de la charge de l'électron par
J.J.Thomson.
1.1. D'après l'échelle de 1,0 cm pour 5,0 kV.m-1, et comme E = 15,0 kV.m-1,
on en déduit que [pic] sera représenté par une flèche de 3,0 cm.
(0,5 pt) Annexe 5 1.2. (0,5 pt) (Lire la question suivante avant de répondre) Le document 4
indique que des particules de charges opposées s'attirent. Le faisceau
d'électrons étant attiré par la plaque chargée positivement, c'est que les
électrons sont porteurs d'une charge négative. 1.3. (0,5 pt) [pic]
Entre les plaques, l'électron n'est soumis qu'à la force électrostatique
qui le dévie vers la plaque chargée positivement. Cette force est donc de
sens opposé au champ électrostatique, et comme [pic], cela impose que q <
0.
2. Détermination du rapport e/m pour l'électron.
2.1. (1,5 pt) On applique la deuxième loi de Newton au système électron,
dans le référentiel terrestre supposé galiléen.
[pic] comme m = Cte alors [pic] et il vient [pic] = m.[pic]
[pic]
[pic] Le vecteur accélération est de sens opposé au vecteur champ
[pic].
Par projection suivant les axes du repère défini dans le document 5, on
obtient [pic] 2.2.1. (0,5 pt) y(x=L) = h
h = [pic]
[pic]
2.2.2. (0,5 pt) [pic] = 1,76×1011 C.kg-1 2.2.3. (0,5 pt) [pic]
[pic]
[pic] 6×109 C.kg-1 = 0,06×1011 C.kg-1
On ne conserve qu'un seul chiffre significatif pour l'incertitude (0,5 pt) [pic] (1,76 [pic]0,06)×1011 C.kg-1
----------------------- Canon à
électrons
[pic] x O L y + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - [pic]