题目内容
(09年深圳教苑中学月考)(16分)如图,水平放置的两平行金属板,板长L0=10cm,两极板间距d=2cm,一束电子以v0=4×107m/s的初速度从两板中央水平射入板间,然后从板间飞出射到距离板L=45cm,宽D=20cm的荧光屏上(不计重力,荧光屏中点在两板间的中央线上,电子质量为0.91×10-30kg,电荷量e=1.6×10-19C)。求:
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(1)若电子飞入两板前,是从静止开始经历了加速电场的加速,则该电场的电压为多大?
(2)为了使带电粒子能射中荧光屏所有的位置,两板间所加的电压应取什么范围?
解析:(1)设加速电场的电压为U1,电子电荷量为e。由电场力做功和动能定理,可得:
U1e= mv02/2 (3分)
U1=4.55×103V; (3分)
(2)设电子飞出偏转电场时速度为v1,和水平方向的夹角为θ,偏转电压为U2,偏转位移为y,则:
y=at2/2=U2el2/2dmv02 (2分)
tanθ=vy /v0=U2el/dmv02=2y/l (2分)
所以,电子从偏转电场射出时,不论偏转电压U2多大,电子都好像从偏转电场的中心O射出,出电场后匀速直线运动恰好打在荧光屏的边缘上,则:
tanθ=(D/2)/(L+l/2)=D/(2L+l) (2分)
电压U2=Ddmv02/el(2L+l)=364V (2分)
故所加电压范围为 -364V~+364V (2分)
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