题目内容

如图所示是显像管电子束运动的示意图.设加速电场两极间的电势差为U,匀强磁场区域的宽度为L,要使电子束从磁场中出来时在图中所示120°范围内发生偏转(即上下各偏60°)则磁感应强度B的变化范围应如何?(电子电量大小e、质量为m已知)
分析:对直线加速根据动能定理列式;对磁偏转,找出临界轨迹的圆心后根据几何关系得到半径,根据牛顿第二定律列式;最后联立方程组求解出磁感应强度B的变化范围.
解答:解:电子在电场中加速,有:qU=
1
2
mv2
电子进入磁场后做匀速圆周运动,有:Bev=m
v2
R

电子向上偏转600角时其轨迹与圆心如图所示:

由几何关系知:R=
L
sin60°

由上式可解得:B=
1
L
3mU
2e

当B减小时,R偏大,偏角减小,当B反向后,电子向下偏转,其规律相同,
所以,磁感应强度的变化范围为B≤
1
L
3mU
2e
,方向垂直纸面向里或向外.
答:磁感应强度的变化范围为B≤
1
L
3mU
2e
,方向垂直纸面向里或向外.
点评:本题关键是找出临界状态的轨迹,然后分为直线加速和磁偏转两个过程进行讨论.
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