解题思路:(1)从0、2t0、4t0…等时刻进入偏转电场的电子先做类平抛运动,后做匀速直线运动,其侧向位移最大,根据牛顿第二定律和运动学公式结合可求出电子侧向位移的最大值.(2)从t0、3t0…等时刻进入偏转电场的电子先做匀速直线运动,后做类平抛运动,侧向位移最小,再由根据牛顿第二定律和运动学公式结合可求出电子侧向位移的最小值.(3)设电子从偏转电场中射出时的偏向角为θ,要使侧向位移最大的电子能垂直打在荧光屏上,由几何知识求出电子在磁场中运动半径,根据电子在电场中偏转情况求出θ的正弦,即可由R=mvqB求出匀强磁场的磁感应强度.
(1)由题意可判断,从0、2t0、4t0…等时刻进入偏转电场的电子侧向位移最大.
在这种情况下,电子的侧向位移为:
ymax=
1
2at02+vyt0=
1
2
U0e
dm
t20+
U0e
dm
t20=
3
2
U0e
dm
t20
(2)从t0、3t0…等时刻进入偏转电场的电子侧向位移最小,在这种情况下,电子的侧向位移为ymin=
1
2at02=
1
2
U0e
dm
t20
所以最大侧向位移与最小侧向位移之差为:ymax-ymin=[3/2
U0e
dm
t20]-[1/2
U0e
dmt0=
U0e
dmt0.
(3)设电子从偏转电场中射出时的偏向角为θ,由于电子要垂直打在荧光屏上,所以电子在磁场中运动半径应为:R=
l
sinθ]
设电子从偏转电场中出来时的速度为vt,垂直偏转极板的速度为vy,、则电子从偏转电场中出来时的偏向角为:sinθ=
vy
vt
式中:vy=
U0e
dm
t 0
又:R=
mvt
Be
由上述四式可得:B=
U0t0
dl
答:
(1)从0、2t0、4t0…等时刻进入偏转电场的电子侧向位移最大,最大值表达式为
3U0e
t20
2dm
(2)电子从两平行板间射出时最大侧向位移与最小侧向位移之差是
U0e
dmt0.
(3)要使侧向位移最大的电子能垂直打在荧光屏上,匀强磁场的磁感应强度为
U0t0
dl.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.
考点点评: 本题是难点为分析带电粒子的难点是分析带电粒子的运动情况,可通过画轨迹作速度图象分析什么时刻进入偏转电场的电子侧向最大与最小.