如图1所示,电子显像管由电子枪、加速电场、偏转场及荧光屏组成.M、N为加速电板,加速电压为U0,S1、S2为板上正对的小
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解题思路:(1)根据动能定理可求电子到达小孔S2时的速度

(2)电子在磁场中做匀速圆周运动,做出在磁场中运动轨迹图,根据几何关系可求磁场强度B和x坐标

(3)电子在偏转电场中做类平抛运动,求出偏转距离x,电子在偏转电场外做匀速直线运动,求出电子打在荧光屏上的位置坐标,根据图象一个周期内电子能从P、Q电场射出的时间t=

2

3

T

,从而求出一个周期内打在荧光屏上的电子数,从而求出2t0时间内打到单位长度亮线上的电子个数

(1)根据动能定理eU0=

1

2mv2

解得:v=

2eU0

m①

(2)电子在磁场中做匀速圆周运动,设圆运动半径为 R,

在磁场中运动轨迹如图,由几何关系R2=l2+(R−

l

2)2

解得:R=

5

4l

根据牛顿第二定律:Bev=m

v2

R

解得:B=

4

5l

2mU0

e

设圆弧所对圆心为α,满足:sinα=

l

R=

4

5由此可知:tanα=

4

3

电子离开磁场后做匀速运动,满足几何关系:

x−

l

2

l=tanα

通过上式解得坐标x=

11

6l

(3)设电子在偏转电场PQ中的运动时间为t1,PQ间的电压为u

垂直电场方向:l=vt1

平行电场方向:x1=

1

2at12③

此过程中电子的加速度大小 a=

eu

ml④

①、②、③、④联立得:x1=

ul

4U0

电子出偏转电场时,在x方向的速度vx=at1

电子在偏转电场外做匀速直线运动,设经时间t2到达荧光屏.则

水平方向:l=vt2

竖直方向:x2=vxt2

①、⑤、⑥、⑦联立,解得:x2=

ul

2U0

电子打在荧光屏上的位置坐标x=x1+x2=

3l

4U0u⑧

在2t0时间内,打到单位长度亮线上的电子个数:

当电子在P、Q电场中的侧移量x1=[l/2]时,

由x1=

ul

4U0得:u=2U0

当偏转电压在0~±2U0之间时,射入P、Q间的电子可打在荧光屏上.

由图2可知,一个周期内电子能从P、Q电场射出的时间t=

2

3T=

4t0

3

所以,一个周期内打在荧光屏上的电子数Nt=

4Nt0

3

由⑧式,电子打在荧光屏上的最大侧移量xm=

3l

2

亮线长度L=2xm=3l

所以,从0~2t0时间内,单位长度亮线上的电子数n=

Nt

L=

4Nt0

9l

答:(1)电子到达小孔S2时的速度大小

2eU0

m

(2)磁感应强度大小为

4

5l

2mU0

e

电子打在荧光屏上的位置坐标为[11l/6];

(3)2t0时间内打到单位长度亮线上的电子个数为

4Nt0

9l

点评:

本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;牛顿第二定律;电功、电功率;带电粒子在混合场中的运动.

考点点评: 本题考查电子在混合场中的运动,根据运动情况做出运动轨迹图,利用数学知识求解,过程复杂,有一定的难度.

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