题目内容
如图甲所示为电视机中的显像管的原理示意图，电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子，这些电子再经加速电场加速后，从O点进入由磁偏转线圈产生的偏转磁场中，经过偏转磁场后打到荧光屏MN上，使荧光屏发出荧光形成图像，不计逸出的电子的初速度和重力。已知电子的质量为m、电荷量为e，加速电场的电压为U，偏转线圈产生的磁场分布在边长为l的正方形abcd区域内，磁场方向垂直纸面，且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。在每个周期内磁感应强度都是从-B0均匀变化到B0。磁场区域的左边界的中点与O点重合，ab边与OO′平行，右边界bc与荧光屏之间的距离为s。由于磁场区域较小，且电子运动的速度很大，所以在每个电子通过磁场区域的过程中，可认为磁感应强度不变，即为匀强磁场，不计电子之间的相互作用。求：
（1）为使所有的电子都能从磁场的bc边射出，求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值。
（2）若所有的电子都能从磁场的bc边射出时，荧光屏上亮线的最大长度是多少？
（1）
（2）
解析试题分析：（1）当偏转线圈产生磁场的磁感应强度最大为B0时，电子恰好从b点射出。
电子先经过加速电场加速，由动能定理：
然后，电子在磁场中发生偏转，洛仑兹力提供圆周运动向心力：
由几何关系可知，此时电子做圆周运动的半径为：
∴偏转线圈产生磁场的最大磁感应强度：
（2）电子从偏转磁场射出后做匀速直线运动，当它恰好从b点射出时，对应屏幕上的亮点离O’最远。
此时，电子的速度偏转角满足：
∴电子在荧光屏上亮线的最大长度：
考点：带电粒子在加速电场和匀强磁场中的运动
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、质量为
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，重力加速度为
，求：
