显像管是电视机的重要部件,在生产显像管的阴极时,需要用到去离子水.如果去离子水的质量不好,会导致阴极材料中含有较多的SO2-4离子,用这样的阴极材料制作显像管,将造成电

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 向心力/2022-09-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

显像管是电视机的重要部件,在生产显像管的阴极时,需要用到去离子水.如果去离子水的质量不好,会导致阴极材料中含有较多的SO
 2-4
离子,用这样的阴极材料制作显像管,将造成电视机的画面质量变差.
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.不计电子和SO42-离子所受的重力及它们之间的相互作用力.
(1)已知电子的电量为e,质量为me,求电子射出加速电场时的速度大小;
(2)在圆形磁场区域内匀强磁场的磁感应强度大小为B时,电子离开磁场时的偏转角大小为θ(即出射方向与入射方向所夹的锐角,且θ未知),请推导tan
θ
2
的表达式;
(3)若由于去离子水的质量不好,导致阴极材料中含有较多的SO
 2-4
离子,使得阴极在发出电子的同时还发出一定量的SO
 2-4
离子,SO
 2-4
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me=9.1×10-31kg,SO42-离子的质量mso=1.6×10-25kg)
魔方格

◎ 答案


魔方格
(1)设电子经电场加速后的速度为v,对于电子被电场加速的过程运用动能定理有:eU=
1
2
mev2

解得:v=

2eU
me

(2)电子进入磁场后做匀速圆周运动,设电子在磁场中的运动半径为R,根据洛仑兹力公式和牛顿第二定律有:evB=me
v2
R

解得:R=
mev
eB
=
1
B

2meU
e

根据如图2所示的几何关系可知:
tan
θ
2
=
r
R
=Br
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