如图所示装置由加速电场、偏转电场和偏转磁场组成。偏转电场处在加有电压的相距为d的两块水平平行放置的导体板之间,匀强磁场水平宽度为l,竖直宽度足够大,处在偏转电场的右边,如图甲所示。大量电子(其重力不计)由静止开始,经加速电场加速后,连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入偏转电场。当两板没有加电压时,这些电子通过两板之间的时间为2t0,当在两板间加上如图乙所示的周期为2t0、幅值恒为U0的电压时,所有电子均能通过电场,穿过磁场,最后打在竖直放置的荧光屏上(已知电子的质量为m、电荷量为e)。求:
(1)如果电子在t=0时刻进入偏转电场,求它离开偏转电场时的侧向位移大小;
(2)通过计算说明,所有通过偏转电场的电子的偏向角(电子离开偏转电场的速度方向与进入电场速度方向的夹角)都相同。
(3)要使电子能垂直打在荧光屏上,匀强磁场的磁感应强度为多少?
解:(1)(8分)在t=0时刻,电子进入偏转电场,Ox方向(水平向右为正)做匀速直线运动。(2分)
Oy方向(竖直向上为正)在0-t0时间内受电场力作用做匀加速运动,(2分)
在t0-2t0时间内做匀速直线运动,速度(2分)
侧向位移
得 (2分)
(2)(6分)设电子以初速度v0=vx进入偏转电场,在偏转电场中受电场力作用而加速。不管电子是何时进入偏转电场,在它穿过电场的2t0时间内,其Oy方向的加速度或者是(电压为U0时),或者是0(电压为0时)。 (2分)
,它在Oy方向上速度增加量都为。(2分)
因此所有电子离开偏转电场时的Oy方向的分速度都相等为;Ox方向的分速度都为v0=vx,所有电子离开偏转电场的偏向角都相同。(2分)
(3)(6分)设电子从偏转电场中射出时的偏向角为q ,电子进入匀强磁场后做圆周运动垂直打在荧光屏上,如图所示。电子在磁场中运动的半径: (2分)
设电子从偏转电场中出来时的速度为vt,则电子从偏转电场中射出时的偏向角为: (1分)
电子进入磁场后做圆周运动,其半径 (1分)
由上述四式可得:。(2分)
科目:高中物理 来源: 题型:
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科目:高中物理 来源:物理教研室 题型:013
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科目:高中物理 来源: 题型:013
如图所示,由阴极发射的电子经电场加速后,射入两块平行金属板间,正对平行板放置一个涂有荧光粉的圆筒,整个装置放在高真空容器内.若平行金属板间加有交变电压u=Umsinπt,圆筒以2 r/s的转速绕竖直轴匀速转动,阴极发射电子的速度不计.设起始时平行金属板上极板电势为正,则1s内在圆筒上显示的图形是图中的哪一个 ( )
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科目:高中物理 来源:海淀区模拟 题型:问答题
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科目:高中物理 来源:2011年北京市海淀区高考物理零摸试卷(解析版) 题型:解答题
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