题目内容

【题目】如图所示为说明示波器工作原理的示意图,已知两平行板间的距离为d、板长为l电子经电压为U1的电场加速后从两平行板间的中央处垂直进入偏转电场,设电子质量为me、电荷量为e.

(1)求经电场加速后电子速度v的大小;
(2)要使电子离开偏转电场时的偏转角度最大,两平行板间的电压U2应是多少?电子动能多大?

【答案】
(1)解:电子在电场加速过程,由动能定理得

eU1=

则得 v=

答:经电场加速后电子速度v的大小为


(2)解:电子离开偏转电场偏转角度最大时的偏转量为 y=

电子进入偏转电场后,所受的电场力:F=eE2=e

电子沿偏转电场方向作初速度为零的匀加速直线运动,则有:

y= at2

又垂直于电场方向作匀速直线运动,则有:

t=

联立求解,得:U2=

对于整个过程,由动能定理得:

eU1+e U2=Ek

由以上两式得:Ek=eU1(1+ ).

答:要使电子离开偏转电场时的偏转角度最大,两平行板间的电压U2应是 ,电子动能为eU1(1+ ).


【解析】(1)带电粒子在电场中加速,一般都采用动能定理求解,过程简单且思路清晰。
(2) 带电粒子在电场中的偏转,偏移量公式和偏转角公式是最常用的,必须熟记,可以采用化曲为直的方法,把曲线运动类平抛转化为两个直线运动。
【考点精析】认真审题,首先需要了解带电微粒(计重力)在电场中的运动(带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或明确的暗示以外,一般都不能忽略重力;由于带电粒子在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力,因此可以用两种方法处理:①正交分解法;②等效“重力”法).

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