题目内容

如图(1)所示,真空室中电极K发出的电子(初速不计)经过U0=1000伏的加速电场后,由小孔S沿两水平金属板A、B间的中防线射入,A、B板长l=0.02米,相距d=0.020米,加在A、B两板间的电压u随时间t变化u-t图线如图(2)所示,设A、B间的电场可看作是均匀的,且两板外无电场,在每个电子通过电场区域的极短时间内,电场可视作恒定的.两板右侧放一记录圆筒,筒的左侧边缘与极右端距离b=0.15米,筒绕其竖直轴匀速转动,周期T=0.20秒,筒的周长s=0.20米,筒能接收到通过A、B板的全部电子.

(1)以t=0时[见图(2)],此时u=0,电子打到圆筒记录纸上的点作为xy坐标系的原点,并取y轴竖直向上,试计算电子打到记录纸上的最高点的y坐标和x坐标.(不计重力作用)

(2)在给出的坐标纸图(3)上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线.

答案:
解析:

(1)计算电子打到记录纸上的最高点的坐标,设v0为电子A、B板的中心线射入电场时的初速度,则,电子在中心线方向的运动为匀速运动,设电子穿过A、B板的时间为t0,则,电子在垂直A、B板方向的运动为匀加速直线运动,对于恰能穿过A、B板的电子,在它通过时加在两板间的电压UC应满足,联立上面三式得,此电子从A、B板射出时沿y方向的分速度为,以后,此电子做匀速直线运动,它打在记录纸上的点最高.设纵坐标为y.由答图可得,


练习册系列答案
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示波器是一种常用的电学仪器,可以在荧光屏上显示出被检测的电压随时间的变化情况.它的工作原理如图1所示,真空室中阴极K逸出电子(初速度可忽略不计),经过电压Ul=910V的加速电场后,由小孔S沿正对且相互靠近的水平金属极板A、B 和竖直金属板C、D 间的中心线依次通过两对平行金属板间.且已知A、B和C、D的长度均为l=0.20m,A、B和C、D两板间的距离均为d=0.020m,金属板的面积足够大.在A、B两板间加上如图2所示的正弦交变电u2,当A板电势高于B板电势时,电压记为正值;在C、D两板间加上如图3所示的交变电压u3,当C板电势高于D板电势时,电压记为正值.两对金属板间的电场可视为全部集中在两板之间,且分布均匀.在C、D 两极板右侧与极板右端相距s=0.30m处有一个与两对金属板中心线垂直的荧光屏,中心线正好经过屏的中点.若不计两对金属板之间的距离,且荧光屏足够大,并已知电子的质m=0.91×10-30kg,所带电荷量e=1.6x10-19C,不计电子之间的相互作用力.
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(1)要使所有的电子都能打在荧光屏上,两对偏转金属板间所加电压的最大值U20、U30应满足什么条件?
(2)若U20满足(1)中的条件,要使荧光屏上能显示出u2 的若干个完整周期内的波形,C、D 两板间所加交变电压u3 的周期应满足什么条件?
(3)若荧光屏上显示出一个u2 完整的波形,计算这个波形的峰值高度和最大长度,并在图4中画出这个波形.

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