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电视机显像管简单原理如图所示,初速度不计的电子经加速电场加速后进入有限边界宽度为L的匀强磁场,磁感应强度为B,如要求电子束偏转角为α,求加速电场的电势差U.(已知电子电量为e,质量为m)
分析:作出粒子的运动轨迹,结合几何关系求出轨道半径的大小,从而根据洛伦兹力提供向心力求出粒子进入磁场的速度大小,通过动能定理求出加速电压的大小.
解答:解:电子经加速电场加速后,速度为v,则由动能定理得eU=
1
2
mv2

电子进入匀强磁场中作匀速圆周运动,轨迹如图,
由几何关系得,电子运动半径R=
L
sinα

由牛顿第二定律,有evB=m
v2
R

由以上各式解得加速电压U=
eB2L2
2msin2α

答:加速电场的电势差U为U=
eB2L2
2msin2α
点评:解决本题的关键作出粒子的运动轨迹图,结合几何关系、牛顿第二定律和动能定理进行求解.
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(1)画出整个过程的轨迹图;
(2)电子在磁场中运动的时间;
(3)求加速电场的电势差U.

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