Question

（16分）显像管的简要工作原理如图所示：阴极K发出的电子（初速度可忽略不计）经电压为U的高压加速电场加速后，沿直线PQ进入半径为r的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面，圆形磁场区域的圆心O在PQ直线上，荧光屏M与PQ垂直，整个装置处于真空中．若圆形磁场区域内的磁感应强度的大小或方向发生变化，都将使电子束产生不同的偏转，电子束便可打在荧光屏M的不同位置上，使荧光屏发光而形成图象，其中Q点为荧光屏的中心．已知电子的电量为e，质量为m，不计电子重力．

（1）求电子射出加速电场时的速度大小；
（2）若圆形区域的磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，求电子离开磁场时的偏转（即出射方向与入射方向所夹的锐角）θ的大小．
（3）若阴极在发出电子的同时还发出一定量的SO₄^2－离子，SO₄^2－离子打在荧光屏上，屏上将出现暗斑，称为离子斑．请根据下面所给出的数据，通过计算说明这样的离子斑将主要集中在荧光屏上的哪一部位．（电子的质量m=9.1×10^-31kg，SO₄^2－离子的质量m′=1.6×10^-25kg，不计SO₄^2－离子所受的重力及与电子之间的相互作用）

Answer 1

（1）（2）（3）

试题分析：（1）电场力对电子做功                         3分
解得                                       2分

（2）电子在磁场中做圆周运动
                 2分
解得         1分
如图                 2分
解得         1分
（3）SO₄^2－离子离开磁场时的偏转角满足θ′满足
                   2分
所以有            2分
即SO₄^2－离子的偏转角远小于电子的偏转角，所以，观看到的离子斑将主要集中在荧光屏上的中央位置附近。
点评：题涉及到带电粒子在电场和磁场的运动情况，对同学们的分析能力和数学功底要求较高，难度很大，属于难题．