(2012•浙江模拟)如图所示,电子显像管由电子枪、加速电场、偏转磁场及荧光屏组成.在加速电场右侧有相距为d、长为l的两

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  • 解题思路:(1)电子经电场加速后的速度可以通过动能定理求得;

    (2)电子经磁场偏转后,沿直线运动到荧光屏,电子偏转的临界状态是恰好不撞在上板的右端,到达荧光屏的位置与O点距离即为最大值,磁感应强度可以通过圆周运动向心力公式和几何关系求得;

    (3)电子在电场中做曲线运动,在电场外做匀速直线运动.对恰好能通过板右端点的电子在荧光屏上的位置离O点最大,且为最大值的情况,可通过牛顿运动定律,匀变速直线运动的速度位移公式及几何关系求解.

    (1)设电子经电场加速后的速度大小为v0,由动能定理得

    eU0=

    1

    2mv02

    v0=

    2eU0

    m

    (2)电子经磁场偏转后,沿直线运动到荧光屏,电子偏转的临界状态是恰好不撞在上板的右端,到达荧光屏的位置与O点距离即为最大值ym,如图所示,有

    ev0B=

    mv02

    R

    (R−

    d

    2)2+l2=R2

    tanα=

    l

    R−

    d

    2=tanθ=

    ym−

    d

    2

    d

    注意到 l=

    3d

    2,v0=

    2eU0

    m,联立上式可得

    R=

    5d

    2

    ym=

    5d

    4

    B=

    2mv0

    5ed=

    2

    5d

    2mU0

    e

    (3)电子在电场中做曲线运动,在电场外做匀速直线运动.对恰好能通过板右端点的电子在荧光屏上的位置离O点最大,且为ym的情况.设极板长度为l´,有

    tanθ=

    vy

    vx=

    ym−

    d

    2

    l+d−l′⑧

    其中

    vx=vy=

    2eU0

    m ⑨

    vy=at⑩

    其中

    a=

    F

    m=

    eU

    md

    vy2=2a

    d

    2=ad

    解得l′=

    10d

    7

    若增大l´,则无论加多大电压,电子在荧光屏上的偏移不能达到ym,当减小l´,

    若保持电压U不变,则电子在荧光屏上的偏移也不能达到ym,只有增大电压才有可能实现.

    因此,要使电子在荧光屏上的偏移达到ym对应电压的最小值为:

    Umin=

    2U0d2

    l′2

    Umin=

    49U0

    50=0.98U0

    答:(1)电子进入磁场时的速度大小为

    2eU0

    m;(2)电子到达荧光屏的位置与O点距离的最大值ym为[5d/4],磁感应强度B的大小为

    2

    5d

    2mU0

    e;(3)所加偏转电压的最小值为0.98U0

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;动能定理的应用;带电粒子在匀强电场中的运动.

    考点点评: 该题涉及到带电粒子在电场和磁场的运动情况,对同学们的分析能力和数学功底要求较高,难度很大,属于难题.

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