如圖所示,電子顯像管由電子槍、加速電場、偏轉(zhuǎn)磁場及熒光屏組成。在加速電場右側(cè)有相距為d、長為l的兩平板,兩平板構(gòu)成的矩形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向外的勻強磁場,磁場的右邊界與熒光屏之間的距離也為d。熒光屏中點O與加速電極上兩小孔S1S2位于兩板的中線上。從電子槍發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為 –e的電子,經(jīng)電壓為U0的加速電場后從小孔S2射出,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后,最后打到熒光屏上。若,不計電子在進入加速電場前的速度。

(1)求電子進入磁場時的速度大;

(2)求電子到達熒光屏的位置與O點距離的最大值和磁感應(yīng)強度B的大;

(3)若撤去磁場,在原磁場區(qū)域加上間距仍為d的上、下極板構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電極,加速電極右側(cè)與偏轉(zhuǎn)電極緊靠。為了使電子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后到達熒光屏上的位置與經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)的最大值相同。在保持OS2距離不變,允許改變板長的前提下,求所加偏轉(zhuǎn)電壓的最小值。

解析:(1) 設(shè)電子經(jīng)電場加速后的速度大小為v0,由動能定理得

               ①            ②

(2) 電子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后,沿直線運動到熒光屏,電子偏轉(zhuǎn)的臨界狀態(tài)是恰好不撞在上板的右端,到達熒光屏的位置與O點距離即為最大值,如圖所示,有

                          ③

                                                       ④

                                          ⑤注意到 ,,聯(lián)立上式可得

              ⑥       ⑦

(3)電子在電場中做曲線運動,在電場外做勻速直線運動。對恰好能通過板右端點的電子在熒光屏上的位置離O點最大,且為的情況。設(shè)極板長度為,有

       ⑧

其中

                              ⑨

                    ⑩

其中                                 

       解得                  

若增大l´, 則無論加多大電壓,電子在熒光屏上的偏移不能達到,當(dāng)減小l´,若保持電壓U不變,則電子在熒光屏上的偏移也不能達到,只有增大電壓才有可能實現(xiàn)。因此,要使電子在熒光屏上的偏移達到對應(yīng)電壓的最小值為

                  

答案:見解析

評分標(biāo)準(zhǔn):(1)4分,①和②式各2分;(2)7分,③、④式各2分,⑤⑥和⑦式各式1分;(3)8分,⑧—式共4分,式各2分。

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,電子顯像管由電子槍、加速電場、偏轉(zhuǎn)磁場及熒光屏組成.在加速電場右側(cè)有相距為d、長為l的兩平板,兩平板構(gòu)成的矩形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向外的勻強磁場,磁場的右邊界與熒光屏之間的距離也為d.熒光屏中點O與加速電極上兩小孔S1、S2位于兩板的中線上.從電子槍發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為-e的電子,經(jīng)電壓為U0的加速電場后從小孔S2射出,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后,最后打到熒光屏上.若l=
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d
,不計電子在進入加速電場前的速度.
(1)求電子進入磁場時的速度大;
(2)求電子到達熒光屏的位置與O點距離的最大值ym和磁感應(yīng)強度B的大。
(3)若撤去磁場,在原磁場區(qū)域加上間距仍為d的上、下極板構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電極,加速電極右側(cè)與偏轉(zhuǎn)電極緊靠.為了使電子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后到達熒光屏上的位置與經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)的最大值相同.在保持O與S2距離不變,允許改變板長的前提下,求所加偏轉(zhuǎn)電壓的最小值.

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科目:高中物理 來源:2012屆山東省菏澤學(xué)院附中高三5月高考沖刺理綜物理卷(帶解析) 題型:計算題

(19分)如圖所示,電子顯像管由電子槍、加速電場、偏轉(zhuǎn)磁場及熒光屏組成。在加速電場右側(cè)有相距為d、長為l的兩平板,兩平板構(gòu)成的矩形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向外的勻強磁場,磁場的右邊界與熒光屏之間的距離也為d。熒光屏中點O與加速電極上兩小孔S1、S2位于兩板的中線上。從電子槍發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為 –e的電子,經(jīng)電壓為U0的加速電場后從小孔S2射出,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后,最后打到熒光屏上。若,不計電子在進入加速電場前的速度。

(1)求電子進入磁場時的速度大小;
(2)求電子到達熒光屏的位置與O點距離的最大值和磁感應(yīng)強度B的大;
(3)若撤去磁場,在原磁場區(qū)域加上間距仍為d的上、下極板構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電極,加速電極右側(cè)與偏轉(zhuǎn)電極緊靠。為了使電子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后到達熒光屏上的位置與經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)的最大值相同。在保持O與S2距離不變,允許改變板長的前提下,求所加偏轉(zhuǎn)電壓的最小值。

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科目:高中物理 來源:2012-2013學(xué)年浙江省高考模擬考試?yán)砭C物理卷(解析版) 題型:計算題

(22分)如圖所示,電子顯像管由電子槍、加速電場、偏轉(zhuǎn)磁場及熒光屏組成。在加速電場右側(cè)有相距為d、長為l的兩平板,兩平板構(gòu)成的矩形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向外的勻強磁場,磁場的右邊界與熒光屏之間的距離也為d。熒光屏中點O與加速電極上兩小孔S1、S2位于兩板的中線上。從電子槍發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為 –e的電子,經(jīng)電壓為U0的加速電場后從小孔S2射出,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后,最后打到熒光屏上。若,不計電子在進入加速電場前的速度。

 

(1) 求電子進入磁場時的速度大小;

(2) 調(diào)整勻強磁場的強弱重復(fù)實驗,電子可打在熒光屏上的不同位置。求電子到達熒光屏的位置與O點距離的最大值和此時磁感應(yīng)強度B的大;

(3) 若撤去磁場,在原磁場區(qū)域加上間距仍為d的上、下極板構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電極,加速電極右側(cè)與偏轉(zhuǎn)電極緊靠。為了使電子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后到達熒光屏上的位置與經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)的最大值相同。在保持O與S2距離不變,允許改變板長的前提下,求所加偏轉(zhuǎn)電壓的最小值。

 

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科目:高中物理 來源:2011-2012學(xué)年山東省高三5月高考沖刺理綜物理卷(解析版) 題型:計算題

(19分)如圖所示,電子顯像管由電子槍、加速電場、偏轉(zhuǎn)磁場及熒光屏組成。在加速電場右側(cè)有相距為d、長為l的兩平板,兩平板構(gòu)成的矩形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向外的勻強磁場,磁場的右邊界與熒光屏之間的距離也為d。熒光屏中點O與加速電極上兩小孔S1、S2位于兩板的中線上。從電子槍發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為 –e的電子,經(jīng)電壓為U0的加速電場后從小孔S2射出,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后,最后打到熒光屏上。若,不計電子在進入加速電場前的速度。

(1)求電子進入磁場時的速度大;

(2)求電子到達熒光屏的位置與O點距離的最大值和磁感應(yīng)強度B的大。

(3)若撤去磁場,在原磁場區(qū)域加上間距仍為d的上、下極板構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電極,加速電極右側(cè)與偏轉(zhuǎn)電極緊靠。為了使電子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后到達熒光屏上的位置與經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)的最大值相同。在保持O與S2距離不變,允許改變板長的前提下,求所加偏轉(zhuǎn)電壓的最小值。

 

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