Question

如圖為示波管的部分示意圖，豎直YY’和水平XX’偏轉(zhuǎn)電極的板長都為l=4cm，電極間距離都為d=1cm，YY’、XX’板右端到熒光屏的距離分別為10cm和12cm，兩偏轉(zhuǎn)電場間無相互影響。電子束通過A板上的小孔沿中心軸線進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電極時的速度為v₀=1.6×10⁷m/s，元電荷電量，電子質(zhì)量。當(dāng)偏轉(zhuǎn)電極上不加電壓時，電子束打在熒光屏上的O點(diǎn)。求：

（1）令偏轉(zhuǎn)電極XX’上電壓為零，要使電子束不打在偏轉(zhuǎn)電極YY’的極板上，加在偏轉(zhuǎn)電極YY’上的偏轉(zhuǎn)電壓U不能超過多大？

（2）若在偏轉(zhuǎn)電極XX’上加U_x=45.5sin（）V的電壓，在偏轉(zhuǎn)電極YY’上加U_y=45.5cos（）V的電壓，求電子在熒光屏上的x、y坐標(biāo)隨時間變化的關(guān)系式。

（3）通過計(jì)算說明源源不斷的電子打在熒光屏上所產(chǎn)生亮點(diǎn)的軌跡形狀。

 

Answer 1

【答案】

（1）設(shè)偏轉(zhuǎn)電場的場強(qiáng)為E，則有：①    設(shè)電子經(jīng)時間t通過偏轉(zhuǎn)電場，偏離軸線的側(cè)向位移為s_側(cè)，則有：在中心軸線方向上：②

在軸線側(cè)向有：③        ④

要使電子束不打在偏轉(zhuǎn)電極的極板上，則⑤

代入數(shù)據(jù)解①~⑤式可得

（2）由②式可得

而電場的變化周期得

故可以認(rèn)為電子通過偏轉(zhuǎn)電場的過程中板間時局為勻強(qiáng)電場

設(shè)電子通過偏轉(zhuǎn)電場過程中產(chǎn)生的側(cè)向速度為v_側(cè)，偏轉(zhuǎn)角為，則電子通過偏轉(zhuǎn)電場時有：

⑥

⑦

設(shè)偏轉(zhuǎn)極板右端到熒光屏距離為L，

電子在熒光屏上偏離O點(diǎn)的距離為⑧

由①~③式、⑥~⑨式可得電子在熒光屏上的x、y坐標(biāo)為：

（3）所以熒光屏上出現(xiàn)的是半長軸和半短軸分別為0.025m、0.018m的橢圓（指出熒光屏上產(chǎn)生亮點(diǎn)的軌跡為橢圓，而沒給出半長軸和半短軸的具體數(shù)值，本步2分照給）。

【解析】略