如图1所示,M、N为竖直放置的平行金属板,两板间所加电压为U0,S1、S2为板上正对的小孔.金属板P和Q水平放置在N板右侧,关于小孔S1、S2所在直线对称,两板的长度和两板间的距
(3)a.设电子在偏转电场PQ中的运动时间为t1,PQ间的电压为u
垂直电场方向:l=vt1②
平行电场方向:x1=
1 |
2 |
此过程中电子的加速度大小 a=
eu |
ml |
①、②、③、④联立得:x1=
ul |
4U0 |
电子出偏转电场时,在x方向的速度vx=at1 ⑤
电子在偏转电场外做匀速直线运动,设经时间t2到达荧光屏.则
水平方向:l=vt2 ⑥
竖直方向:x2=vxt2 ⑦
①、⑤、⑥、⑦联立,解得:x2=
ul |
2U0 |
3l |
4U0 |
对于有电子穿过P、Q间的时间内进行讨论:
由图2可知,在任意△t时间内,P、Q间电压变化△u相等.
由⑧式可知,打在荧光屏上的电子形成的亮线长度△x=
3l |
4U0 |
所以,在任意△t时间内,亮线长度△x相等.
由题意可知,在任意△t时间内,射出的电子个数是相同的.
也就是说,在任意△t时间内,射出的电子都分布在相等的亮线长度△x范围内.
因此,在一个周期内单位长度亮线上的电子个数相同.
b.现讨论2t0时间内,打到单位长度亮线上的电子个数:
当电子在P、Q电场中的侧移量x1=
l |
2 |
ul |
4U0 |
当偏转电压在0~±2U0之间时,射入P、Q间的电子可打在荧光屏上.
由图2可知,一个周期内电子能从P、Q电场射出的时间t=
2 |
3 |
4t0 |
3 |
所以,一个周期内打在荧光屏上的电子数Nt=
4Nt0 |
3 |
由⑧式,电子打在荧光屏上的最大侧移量xm=
3l |
2 |
亮线长度L=2xm=3l
所以,从0~2t0时间内,单位长度亮线上的电子数n=
Nt |
L |
4Nt0 |
9l |
答:
(1)电子到达小孔S2时的速度大小v为