Question

如圖甲所示，真空中的電極K連續(xù)不斷地發(fā)出電子（電子的初速度可忽略不計），經(jīng)電壓為u的電場加速，加速電壓u隨時間t變化的圖象如圖乙所示。每個電子通過加速電場的過程時間極短，可認(rèn)為加速電壓不變。電子被加速后由小孔S穿出，沿兩個彼此靠近且正對的水平金屬板A、B間中軸線從左邊緣射入A、B兩板間的偏轉(zhuǎn)電場，A、B兩板長均為L=0.20m，兩板之間距離d=0.050m，A板的電勢比B板的電勢高。A、B板右側(cè)邊緣到豎直放置的熒光屏P（面積足夠大）之間的距離b=0.10m。熒光屏的中心點O與A、B板的中心軸線在同一水平直線上。不計電子之間的相互作用力及其所受的重力，求：

（1）要使電子都打不到熒光屏上，則A、B兩板間所加電壓U應(yīng)滿足什么條件；

（2）當(dāng)A、B板間所加電壓U'=50V時，電子打在熒光屏上距離中心點O多遠(yuǎn)的范圍內(nèi)。

 

Answer 1

【答案】

（1）設(shè)電子的質(zhì)量為m、電量為e，電子通過加速電場后的速度為v，由動能定理有：

eu=mv2  ;

電子通過偏轉(zhuǎn)電場的時間t=;

此過程中電子的側(cè)向位移y=at2=()2       聯(lián)立上述兩式解得：y=;

要使電子都打不到屏上，應(yīng)滿足u取最大值800V時仍有y>

代入數(shù)據(jù)可得，為使電子都打不到屏上，U至少為100V。

（2）當(dāng)電子恰好從A板右邊緣射出偏轉(zhuǎn)電場時，其側(cè)移量最大ymax＝＝2.5cm

電子飛出偏轉(zhuǎn)電場時，其速度的反向延長線通過偏轉(zhuǎn)電場的中心，設(shè)電子打在屏上距中心點的最大距離為Ymax，則由幾何關(guān)系可得：=，解得Ymax=ymax=5.0cm

由第（1）問中的y=可知，在其它條件不變的情況下，u越大y越小，所以當(dāng)u=800V時，電子通過偏轉(zhuǎn)電場的側(cè)移量最小。其最小側(cè)移量ymin==1.25×10－2m=1.25cm

同理，電子打在屏上距中心點的最小距離Ymin=ymin=2.5cm

所以電子打在屏上距中心點O在2.5cm～5.0cm范圍內(nèi)。

【解析】略