题目内容
如图3(a)所示,真空室中电极K发出的电子(初速为零)。经U=1000V的加速电场后,由小孔S沿两水平金属板A、B两板间的中心线射入,A、B板长L=0.20m,相距d=0.020m,加在A、B两板间的电压U随时间t变化u—t图线如图3(b)。设A、B两板间的电场可以看做是均匀的,且两板外无电场。在每个电子通过电场区域的极短时间内,电场可视作恒定的。两板右侧放一记录圆筒,筒的左侧边缘与极板右端距离
,筒绕其竖直轴匀速转动,周期
,筒的周长
,筒能接收到通过A、B板的全部电子。

(1)以
时(见图b此时
)电子打到圆筒记录纸上的点作为
坐标系的原点,并取
轴竖直向上,试计算电子打到记录纸上的最高点的
坐标(不计重力)。
(2)在给出的坐标纸(如图d)上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线。
(1)以
(2)在给出的坐标纸(如图d)上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线。
(1)第一个最高点的
第二个最高点的
第三个最高点的
(2)图线参见解析。
(1)设
电子穿过A、B板的时间为
电子在垂直于A、B板方向的运动为匀加速直线运动,对于能穿过A、B板的电子,在它通过时加在两板间的
由(1)、(2)、(3)解得
此电子从A、B板射出的沿Y方向分速度为:
以后此电子作匀速直线运动,它打在记录纸上的点最高,设纵坐标为y由图(c)可得
由以上各式解得:
由
因为电子打在记录纸上的最高点不止一个,根据题中关于坐标原点与起始记录时刻的规定,第一个最高点的
第二个最高点的
第三个最高点的
由于记录筒的周长为
(2)电子打到记录纸上所形成的图线如图(d)。
本题是综合性较强的一道高考压轴题,可分为四个阶段加速、偏转、放大和扫描。而电子的加速、偏转问题都是学生熟悉的,有新意的是该题把常见的固定的接收屏改为转动的圆筒,加进了扫描因素,构成了一新的情境问题,对学生的能力、素质提出了较高的要求。
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