Question

15．电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的．电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示．磁场方向垂直于圆面．磁场区的中心为O，半径为r．当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点．为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多少？（电子的质量m、电量e均为已知）

Answer 1

分析 电子在电场运动时，电场力做正功，根据动能定理求出电子进入磁场时的速度．电子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，电子束偏转角度θ，则电子运动轨迹的圆心角也为θ，根据几何知识求出轨迹半径R，再由牛顿第二定律求出B．

解答 解：电子在磁场中沿圆孤ab运动，圆心为c，半径为R，v表示电子进入磁场时的速度，m、e分别表示电子的质量和电量，如图所示．则：
根据动能定理得 eU=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，①
又由牛顿第二定律得 Bev=m$\frac{{v}^{2}}{R}$ ②
$tan\frac{θ}{2}=\frac{r}{R}$③
解以上各式可得：B=$\frac{1}{r}\sqrt{\frac{2mU}{e}}tan\frac{θ}{2}$．
答：磁场的磁感应强度B应为$\frac{1}{r}\sqrt{\frac{2mU}{e}}tan\frac{θ}{2}$．

点评 带电粒子在电磁场中运动问题，可以按照力学的方法分析受力情况和运动情况．在磁场中运动时，关键是利用几何知识画轨迹、求半径．