示波器是一種常用的電學(xué)儀器,可以在熒光屏上顯示出被檢測的電壓隨時間的變化情況.它的工作原理如圖1所示,真空室中陰極K逸出電子(初速度可忽略不計),經(jīng)過電壓U
l=910V的加速電場后,由小孔S沿正對且相互靠近的水平金屬極板A、B 和豎直金屬板C、D 間的中心線依次通過兩對平行金屬板間.且已知A、B和C、D的長度均為l=0.20m,A、B和C、D兩板間的距離均為d=0.020m,金屬板的面積足夠大.在A、B兩板間加上如圖2所示的正弦交變電u
2,當(dāng)A板電勢高于B板電勢時,電壓記為正值;在C、D兩板間加上如圖3所示的交變電壓u
3,當(dāng)C板電勢高于D板電勢時,電壓記為正值.兩對金屬板間的電場可視為全部集中在兩板之間,且分布均勻.在C、D 兩極板右側(cè)與極板右端相距s=0.30m處有一個與兩對金屬板中心線垂直的熒光屏,中心線正好經(jīng)過屏的中點.若不計兩對金屬板之間的距離,且熒光屏足夠大,并已知電子的質(zhì)m=0.91×10
-30kg,所帶電荷量e=1.6x10
-19C,不計電子之間的相互作用力.
(1)要使所有的電子都能打在熒光屏上,兩對偏轉(zhuǎn)金屬板間所加電壓的最大值U
20、U
30應(yīng)滿足什么條件?
(2)若U
20滿足(1)中的條件,要使熒光屏上能顯示出u
2 的若干個完整周期內(nèi)的波形,C、D 兩板間所加交變電壓u
3 的周期應(yīng)滿足什么條件?
(3)若熒光屏上顯示出一個u
2 完整的波形,計算這個波形的峰值高度和最大長度,并在圖4中畫出這個波形.