(16分)显像管的简要工作原理如图所示:阴极
K发出的电子(初速度可忽略不计)经电压为
U的高压加速电场加速后,沿直线
PQ进入半径为
r的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面,圆形磁场区域的圆心
O在
PQ直线上,荧光屏
M与
PQ垂直,整个装置处于真空中.若圆形磁场区域内的磁感应强度的大小或方向发生变化,都将使电子束产生不同的偏转,电子束便可打在荧光屏
M的不同位置上,使荧光屏发光而形成图象,其中
Q点为荧光屏的中心.已知电子的电量为
e,质量为
m,不计电子重力.
(1)求电子射出加速电场时的速度大小;
(2)若圆形区域的磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为
B,求电子离开磁场时的偏转(即出射方向与入射方向所夹的锐角)
θ的大小.
(3)若阴极在发出电子的同时还发出一定量的SO
42-离子,SO
42-离子打在荧光屏上,屏上将出现暗斑,称为离子斑.请根据下面所给出的数据,通过计算说明这样的离子斑将主要集中在荧光屏上的哪一部位.(电子的质量
m=9.1×10
-31kg,SO
42-离子的质量
m′=1.6×10
-25kg,不计SO
42-离子所受的重力及与电子之间的相互作用)