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示波器是一种多功能电学仪器,可以在荧光屏上显示出被检测的电压波形,它的工作原理可等效成下列情况:如图(甲)所示,真空室中电极K发出电子(初速不计),经过电压为U1的加速电场后,由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板中。板长为L,两板间距离为d,在两板间加上如图 (乙)所示的正弦交变电压,周期为T,前半个周期内B板的电势高于A板的电势,电场全部集中在两板之间,且分布均匀。在每个电子通过极板的极短时间内,电场视作恒定的。在两极板右侧且与极板右端相距D处有一个与两板中心线(图中虚线)垂直的荧光屏,中心线正好与屏上坐标原点相交。当第一个电子到达坐标原点O时,使屏以速度V沿负x方向运动,每经过一定的时间后,在一个极短时间内它又跳回到初始位置,然后重新做同样的匀速运动。(已知电子的质量为m,带电量为e)求:

(1)电子进入AB板时的初速度;

(2)要使所有的电子都能打在荧光屏上(荧光屏足够大),图 (乙)中电压的最大值U0需满足什么条件?

(3)要使荧光屏上始终显示一个完整的波形,荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置?计算这个波形的峰值和长度,在如图 (丙)所示的x-y坐标系中画出这个波形。

 

【答案】

(1)  (2)  (3)峰值、长度、波形见解析

【解析】

试题分析:(1)电子经过电压为U1的加速

(2)电子在偏转电场中做类平抛运动

时恰能打在荧光屏上  

(3)要保持一个完整波形,需要隔一个周期T时间回到初始位置; 

峰值为:

所以 ;

 波形长度为;   波形如图所示.

考点:带电粒子在电场中的加速和偏转

点评:难题。此题是典型的带电粒子的加速和偏转的综合应用题,在分析解决带电粒子在电场中加速或偏转的问题时,在力学中的很多规律、方法同样适用;解决此类问题要注意加速与偏转的前后联系,使关系式简化。

 

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

示波器是一种多功能教学仪器,可以在荧光屏上显示出被检测的电压波形.它的工作原理等效成下列情况:如图甲所示,真空室中电极K发出电子(初速不计),经过电压为U1的加速电场后,由小孔S沿水平金属板A.B间的中心线射入板中.板长L,相距为d,在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压,前半个周期内B板的电势高于A板的电势,电场全部集中在两板之间,且分布均匀.在每个电子通过极板的极短时间内,电场视作恒定的.在两极板右侧且与极板右侧相距D处有一个与两板中心线垂直的荧光屏,中心线正好与屏上坐标原点相交.当第一个电子到达坐标原点O时,使屏以速度v沿-x方向运动,每经过一定的时间后,在一个极短时间内它又跳回初始位置(可忽略不计),然后重新做同样的匀速运动.已知电子的质量为m,电荷量e,不计电子的重力,求:
(1)电子进入AB板时的初速度.
(2)要使所有的电子都能打在荧光屏上,图乙中电压的最大值U0需满足什么条件?
(3)要使荧光屏上始终显示一个完整的波形,荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置?计算这个波形的峰值和长度.

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科目:高中物理 来源: 题型:

示波器是一种多功能电学仪器,它的工作原理等效成下列情况:如图甲所示,真空室中阴极K逸出电子(初速不计),经过电压为U1的加速电场后,由小孔S沿水平金属极板A、B间的中心线射入两板间.金属极板A、B长均为l,相距为d,在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压,周期为T.前半个周期内B板的电势高于A板的电势,电场全部集中在两板之间,且分布均匀.在每个电子通过两板间的短时间内,电场视作恒定的.在两极板右侧与极板右端相距D处有一个与两极板中心线垂直的荧光屏,中心线正好与屏上坐标原点相交.荧光屏足够大,能从两极板间穿出的所有电子都能打在荧光屏上.当t=0时,某一个电子恰好到达荧光屏坐标原点O,这时,使荧光屏以恒定速度v沿水平x轴向负方向运动,每经过一定的时间后,在一个极短时间内(时间可忽略不计)荧光屏又跳回初始位置,然后做同样的匀速运动.已知电子的质量为m,带电荷量为-e,不计电子的重力.求:
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(1)电子刚进入金属极板A、B间时的初速度;
(2)要使所有的电子都能打在荧光屏上,图乙中电压的最大值U0应满足什么条件?
(3)若已知U0且满足(2)中的条件,要使荧光屏上能显示一个完整的波形,荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置?计算这个波形的峰值和长度,并在图丙中画出这个波形.

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科目:高中物理 来源:2013届江西省师大附中高三上学期期中考试物理试卷(带解析) 题型:计算题

示波器是一种多功能电学仪器,可以在荧光屏上显示出被检测的电压波形.它的工作原理等效成下列情况:如图所示,真空室中电极K发出电子(初速度不计),经过电压为U1的加速电场后,由小孔S沿水平金属板,A、B间的中心线射入板中.板长L,相距为d,在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压,前半个周期内B板的电势高于A板的电势,电场全部集中在两板之间,且分布均匀.在每个电子通过极板的极短时间内,电场视作恒定的.在两极板右侧且与极板右端相距D处有一个与两板中心线垂直的荧光屏,中心线正好与屏上坐标原点相交.当第一个电子到达坐标原点O时,使屏以速度v沿-x方向运动,每经过一定的时间后,在一个极短时间内它又跳回到初始位置,然后重新做同样的匀速运动.(已知电子的质量为m,带电量为e,不计电子重力)求:?

(1)电子进入AB板时的初速度;?
(2)要使所有的电子都能打在荧光屏上,图乙中电压的最大值U0需满足什么条件??
(3)要使荧光屏上始终显示一个完整的波形,①荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置?②计算这个波形的最大峰值和长度.③并在如图丙所示的x-y坐标系中画出这个波形.

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科目:高中物理 来源:2012-2013学年江西省高三上学期期中考试物理试卷(解析版) 题型:计算题

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(1)电子进入AB板时的初速度;?

(2)要使所有的电子都能打在荧光屏上,图乙中电压的最大值U0需满足什么条件??

(3)要使荧光屏上始终显示一个完整的波形,①荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置?②计算这个波形的最大峰值和长度.③并在如图丙所示的x-y坐标系中画出这个波形.

 

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