题目内容

如图所示是示波器的示意图,竖直偏转电极的极板长L1=4cm,板间距离d=1cm.板右端距离荧光屏L2=18cm,(水平偏转电极上不加电压,没有画出)电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是v=1.6×107m/s,电子电量e=1.6×10-19C,质量m=0.91×10-30kg.
(1)要使电子束不打在偏转电极上,加在竖直偏转电极上的最大偏转电压U不能超过多大?
(2)若在偏转电极上加u=27.3sin100πt (V)的交变电压,在荧光屏的竖直坐标轴上能观察到多长的线段?
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(1)运动的位移,
1
2
d=
1
2
at2

由牛顿第二定律,a=
Ue
dm

匀速运动,t=
L1
v

由以上三式,
解得:U=
md2v2
e
L21

代入数据,得 U=91V    ⑤
(2)偏转电压的最大值:U1=27.3V    ⑥
通过偏转极板后,在垂直极板方向上的最大偏转距离:y=
1
2
a1t2=
U1e
2dm
(
L1
v
)2

设打在荧光屏上时,亮点距O'的距离为y',则:
y′
y
=
L2+
L1
2
L1
2

荧光屏上亮线的长度为:l=2y'⑨
代入数据,解得l=3cm    
答:(1)要使电子束不打在偏转电极上,加在竖直偏转电极上的最大偏转电压U不能超过91V;
(2)若在偏转电极上加u=27.3sin100πt (V)的交变电压,在荧光屏的竖直坐标轴上能观察到3cm的线段.
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