如图1所示,电子显像管由电子枪、加速电场、偏转场及荧光屏组成.M、N为加速电板,加速电压为U0,S1、S2为板上正对的小

1个回答

  • 解题思路:(1)根据动能定理可求电子到达小孔S2时的速度

    (2)电子在磁场中做匀速圆周运动,做出在磁场中运动轨迹图,根据几何关系可求磁场强度B和x坐标

    (3)电子在偏转电场中做类平抛运动,求出偏转距离x,电子在偏转电场外做匀速直线运动,求出电子打在荧光屏上的位置坐标,根据图象一个周期内电子能从P、Q电场射出的时间t=

    2

    3

    T

    ,从而求出一个周期内打在荧光屏上的电子数,从而求出2t0时间内打到单位长度亮线上的电子个数

    (1)根据动能定理eU0=

    1

    2mv2

    解得:v=

    2eU0

    m①

    (2)电子在磁场中做匀速圆周运动,设圆运动半径为 R,

    在磁场中运动轨迹如图,由几何关系R2=l2+(R−

    l

    2)2

    解得:R=

    5

    4l

    根据牛顿第二定律:Bev=m

    v2

    R

    解得:B=

    4

    5l

    2mU0

    e

    设圆弧所对圆心为α,满足:sinα=

    l

    R=

    4

    5由此可知:tanα=

    4

    3

    电子离开磁场后做匀速运动,满足几何关系:

    x−

    l

    2

    l=tanα

    通过上式解得坐标x=

    11

    6l

    (3)设电子在偏转电场PQ中的运动时间为t1,PQ间的电压为u

    垂直电场方向:l=vt1

    平行电场方向:x1=

    1

    2at12③

    此过程中电子的加速度大小 a=

    eu

    ml④

    ①、②、③、④联立得:x1=

    ul

    4U0

    电子出偏转电场时,在x方向的速度vx=at1

    电子在偏转电场外做匀速直线运动,设经时间t2到达荧光屏.则

    水平方向:l=vt2

    竖直方向:x2=vxt2

    ①、⑤、⑥、⑦联立,解得:x2=

    ul

    2U0

    电子打在荧光屏上的位置坐标x=x1+x2=

    3l

    4U0u⑧

    在2t0时间内,打到单位长度亮线上的电子个数:

    当电子在P、Q电场中的侧移量x1=[l/2]时,

    由x1=

    ul

    4U0得:u=2U0

    当偏转电压在0~±2U0之间时,射入P、Q间的电子可打在荧光屏上.

    由图2可知,一个周期内电子能从P、Q电场射出的时间t=

    2

    3T=

    4t0

    3

    所以,一个周期内打在荧光屏上的电子数Nt=

    4Nt0

    3

    由⑧式,电子打在荧光屏上的最大侧移量xm=

    3l

    2

    亮线长度L=2xm=3l

    所以,从0~2t0时间内,单位长度亮线上的电子数n=

    Nt

    L=

    4Nt0

    9l

    答:(1)电子到达小孔S2时的速度大小

    2eU0

    m

    (2)磁感应强度大小为

    4

    5l

    2mU0

    e

    电子打在荧光屏上的位置坐标为[11l/6];

    (3)2t0时间内打到单位长度亮线上的电子个数为

    4Nt0

    9l

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;牛顿第二定律;电功、电功率;带电粒子在混合场中的运动.

    考点点评: 本题考查电子在混合场中的运动,根据运动情况做出运动轨迹图,利用数学知识求解,过程复杂,有一定的难度.

相关问题