题目内容

相距很近的平行板电容器,在两板中心各开有一个小孔,如图甲所示,靠近A板的小孔处有一电子枪,能够持续均匀地发射出电子,电子的初速度为v0,质量为m,电量为-e,在AB 两板之间加上图乙所示的交变电压,其中0< k <1,;紧靠B 板的偏转电场电压也等于U0 ,板长为L,两板间距为d,距偏转极板右端处垂直放置很大的荧光屏PQ。不计电子的重力和它们之间的相互作用,电子在电容器中的运动时间可以忽略不计。

(1)在0—T 时间内,荧光屏上有两个位置会发光,试求这两个发光点之间的距离。(结果用L、d 表示,第2 小题亦然)
(2)只调整偏转电场极板的间距(仍以虚线为对称轴),要使荧光屏上只出现一个光点,极板间距应满足什么要求?
(3)撤去偏转电场及荧光屏,当k 取恰当的数值,使在0—T 时间内通过电容器B 板的所有电子,能在某一时刻形成均匀分布的一段电子束,求k 值。
(1)  (2)  (3)0.59
(1)电子经过电容器内的电场后,速度要发生变化
在0-kT时间内,设穿出B板后速度为,据动能定理
代入后得
在偏转电场中,电子的运动时间,侧移量
代入后得
根据偏转电场中的推论“似是终点来”可知其打在荧光屏上的坐标
在0-kT时间内设穿出B板后速度为,同理可得

故两个发光点之间的距离
(2)考虑临界条件:当极板间距为d时,电子刚从偏转极板边缘飞出
则有,整理得
对应速度时,
对应速度时,
要使荧光屏上只出现一个光点,极板间距d应满足
(3)要求在某一时刻形成均匀分布的一段电子术,前后两段电子束的长度必须相等(且刚好重叠)
第一束长度,第二束长度
时,即 解得
练习册系列答案
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