题目内容
相距很近的平行板电容器,在两板中心各开有一个小孔,如图甲所示,靠近A板的小孔处有一电子枪,能够持续均匀地发射出电子,电子的初速度为v0 ,质量为m,电量为-e,在AB 两板之间加上图乙所示的交变电压,其中0< k <1,
;紧靠B 板的偏转电场电压也等于U0 ,板长为L,两板间距为d,距偏转极板右端
处垂直放置很大的荧光屏PQ。不计电子的重力和它们之间的相互作用,电子在电容器中的运动时间可以忽略不计。
![]()
(1)在0—T 时间内,荧光屏上有两个位置会发光,试求这两个发光点之间的距离。(结果用L、d 表示,第2 小题亦然)
(2)只调整偏转电场极板的间距(仍以虚线为对称轴),要使荧光屏上只出现一个光点,极板间距应满足什么要求?
(3)撤去偏转电场及荧光屏,当k 取恰当的数值,使在0—T 时间内通过电容器B 板的所有电子,能在某一时刻形成均匀分布的一段电子束,求k 值。
【答案】
(1)
(2)
(3)0.59
【解析】(1)电子经过电容器内的电场后,速度要发生变化
在0-kT时间内,设穿出B板后速度为
,据动能定理
将
代入后得![]()
在偏转电场中,电子的运动时间
,侧移量![]()
代入后得![]()
根据偏转电场中的推论“似是终点来”可知其打在荧光屏上的坐标![]()
在0-kT时间内设穿出B板后速度为
,同理可得
,
,![]()
故两个发光点之间的距离![]()
(2)考虑临界条件:当极板间距为d时,电子刚从偏转极板边缘飞出
则有
,整理得![]()
对应速度
时,![]()
对应速度
时,![]()
要使荧光屏上只出现一个光点,极板间距d应满足![]()
(3)要求在某一时刻形成均匀分布的一段电子术,前后两段电子束的长度必须相等(且刚好重叠)
第一束长度
,第二束长度![]()
当
时,即
解得![]()
练习册系列答案
相关题目