题目内容

有一种电子仪器叫示波器,可以用来观察电信号随时间变化的情况,示波器的核心部件是示波管,如图甲所示,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成.

如果在偏转电极XX'和YY'上都没加电压,电子束从金属板小孔射出后将沿直线传播,打在荧光屏上,在那里产生一个亮斑.如果在偏转电极XX'上不加电压,只在偏转电极YY'上加电压,电子在偏转电极YY'的电场中发生偏转,离开偏转电极YY'后沿直线前进,打在荧光屏上的亮斑在竖直方向发生位移y',如图乙所示.

(1)设偏转电极YY'上的电压为U、板间距离为d,极板长为l1,偏转电极YY'到荧光屏的距离为l2.电子所带电量为e,以v0的速度垂直电场强度方向射入匀强电场,如图乙所示.试证明y'=

(2)设电子从阴极射出后,经加速电场加速,加速电压为U;,从偏转电场中射出时的偏移量为y.在技术上我们把偏转电场内单位电压使电子产生的偏移量(即y/U)称为示波管的灵敏度φ,试推导灵敏度的表达式,并提出提高灵敏度可以采用的方法.

 

 

(1)证明:根据几何知识可知y'=y+l2tanθ

电子在电场中运动的时间

偏移量 

设偏转角度为θ,则

所以有

(2)电子在加速电场加速后,有,得    

电子在YY'内的加速度为,电子在YY'内运动的时间: 

所以,偏转位移 

根据灵敏度的定义 

根据的表达式可知,要提高示波管的灵敏度,可增加偏转电极的长度、减小偏转电极间距离或减小电子枪的加速高压。


解析:

(1)证明:根据几何知识可知y'=y+l2tanθ

电子在电场中运动的时间

偏移量 

设偏转角度为θ,则

所以有

(2)电子在加速电场加速后,有,得    

电子在YY'内的加速度为,电子在YY'内运动的时间: 

所以,偏转位移 

根据灵敏度的定义 

根据的表达式可知,要提高示波管的灵敏度,可增加偏转电极的长度、减小偏转电极间距离或减小电子枪的加速高压。

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