题目内容
【题目】如图所示,金属丝发射出来的电子(初速度为零,不计重力)被加速后从金属板的小孔穿出,进入偏转电场。电子在穿出偏转电场后沿直线前进,最后打在荧光屏上。设加速电压U1=1640 V,偏转极板长L=4 cm,偏转极板间距d=2 cm,当电子加速后从两偏转极板的正中央沿与板平行方向进入偏转电场。(电子质量符号m 电子电荷量符号e)
(1)电子进入偏转电场时速度?(用题中所给物理量符号表示)
(2)偏转电压U2为多大时,电子束打在荧光屏上偏转距离最大?
(3)如果偏转极板右端到荧光屏的距离S=20 cm,则电子束最大偏转距离为多少?
【答案】(1)(2)410V(3)0.11m
【解析】试题分析:(1)电子在加速电场,由动能定理可以求出进入偏转电场时的速度,(2)当电子经偏转电场后从下板边缘出来时,电子束打在荧光屏上偏转距离最大.先运用动能定理求得电子进入偏转电场时的初速度.运用运动的分解,根据牛顿第二定律和运动学公式结合求出偏转电压.(3)如图电子束打在荧光屏上最大偏转距,电子离开电场后做匀速直线运动,由求出匀速直线运动的时间, 即可求得最大偏转距离y.
(1)设电子电量大小e,质量为m,进入偏转电场初速度v0,
根据动能定理,有
得:
(2)电子在偏转电场的飞行时间
电子在偏转电场的加速度
要使电子束打在荧光屏上偏转距离最大,电子经偏转电场后必须沿下板边缘射出.
电子在偏转电场中的侧移距离为
则
联立得:
(3)电子离开偏转电场时垂直极板方向的速度
电子离开偏转电场到荧光屏的时间:
电子打在荧光屏上最大偏转距离:
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