(2010?海淀区一模)示波管是示波器的核心部分,它主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成,如图甲所示.电子枪具有释放出电子并使电子聚集成束以及加速的作用;偏转系统使电子束发生偏转;电子束打在荧光屏形成光迹.这三部分均封装于真空玻璃壳中.已知电子的电荷量e=1.6×10-19 C,质量m=0.91×10-30 kg,电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计,不考虑相对论效应.
(1)电子枪的三级加速可以简化为如图乙所示的加速电场,若从阴极逸出电子的初速度可忽略不计,要使电子被加速后的动能达到1.6×10-16J,求加速电压U0为多大;
(2)电子被加速后进入偏转系统,若只考虑电子沿Y(竖直)方向的偏转情况,偏转系统可以简化为如图丙所示的偏转电场.偏转电极的极板长l=4.0cm,两板间距离d=1.0cm,极板右端与荧光屏的距离L=18cm,当在偏转电极U上加u=480sin100πt V的正弦交变电压时,如果电子进入偏转系统的初速度v0=3.0×107 m/s,求电子打在荧光屏上产生亮线的最大长度;
(3)如图甲所示,电子枪中灯丝用来加热阴极,使阴极发射电子.控制栅极的电势比阴极低,调节阴极与控制栅极之间的电压,可控制通过栅极电子的数量.现要使电子打在荧光屏上电子的数量增加,应如何调节阴极与控制栅极之间的电压.
电子枪中A1、A2和A3三个阳极除了对电子加速外,还共同完成对电子束的聚焦作用,其中聚焦的电场可简化为如图丁所示的电场,图中的虚线是该电场的等势线.请说明聚焦电场如何实现对电子束的聚焦作用.
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