题目内容

在真空中速度v=6.4×107 m/s的电子束连续地射入两平行极板间,如图13-13所示,极板长度为l=8.0×10-2 m,间距d=5.0×10-3 m,两极板不带电时,电子束将沿两极板之间的中线通过,在两极板上加一个50 Hz的交变电压U=U0sinωt,当所加电压的最大值U0超过某值UC时,电子束将有时能通过两极板,有时间断而不能通过(电子电荷量e=1.60×10-19 C,电子质量m=9.1×10-31 kg),求:

(1)UC的大小;

(2)U0为何值时,才能使通过时与间断时时间之比Δt1∶Δt2=2∶1.

图13-13

解析:(1)电子通过平行极板所用时间t=≈10-9 s,而交变电压的周期T=10-2 s,由于<<T,故对于通过极板的电子来说,可认为板间电压及场强是稳定不变的,每个电子均做类平抛运动,水平方向匀速,场强方向匀变速.设电子经过平行板的时间为t,所受电场力为F,

则a==,t=.

电子束不能通过两极板间时有:

at2=y≥

由以上三式可得:

UC≥=91 V.

(2)画图分析:

UC=U0sin(π/3)

所以U0=UC/sin(π/3)=2× V≈105 V.

答案:(1) 91 V  (2)105 V


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