题目内容
示波器的示意图如图,金属丝发射出来的电子(初速度为零,不计重力)被加速后从金属板的小孔穿出,进入偏转电场。电子在穿出偏转电场后沿直线前进,最后打在荧光屏上。设加速电压U1=1640V,偏转极板长L=4cm,偏转板间距d=1cm,当电子加速后从两偏转板的中央沿板平行方向进入偏转电场。(1)偏转电压U2为多大时,电子束打在荧光屏上偏转距离最大?
(2)如果偏转板右端到荧光屏的距离S=20cm,则电子束最大偏转距离为多少?
(1)设电子电量大小e,质量为m,进入偏转电场初速度v0 , 根据动能定理,有 eU1=
…… ①(2分) 电子在偏转电场的飞行时间t1=L / v0 …… ② 电子在偏转电场的加速度a=
=
…… ③ 要使电子束打在荧光屏上偏转距离最大,电子经偏转电场后必须沿下板边缘射出。电子在偏转电场中的侧移距离为
……(2分) 则有:
=
at12……④ 由①②③④得:偏转电压U2 =……⑤(2分) 代入数据解得U2=205V(2分)(2)设电子离开电场后侧移距离为y1,则电子束打在荧光屏上最大偏转距离 y=
+y1……⑥(2分) 由于电子离开偏转电场的侧向速度vy =
……⑦(2分) 电子离开偏转电场后的侧向位移y2=vy L/v0……⑧(2分) 由⑥⑦⑧得电子最大偏转距离y=+……⑨(2分)代入数据解得y=0.055m(2分)
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