从阴极K发射的电子经电势差U0=5000V的阳极加速后,沿平行于板面的方向从中央射入两块长L1=10cm、间距d=4cm的平行金属板A、B之间,在离金属板边缘L2=75cm处放置一个直径D=20c

◎ 题目

从阴极K发射的电子经电势差U0=5000V的阳极加速后,沿平行于板面的方向从中央射入两块长L1=10cm、间距d=4cm的平行金属板AB之间,在离金属板边缘L2=75cm处放置一个直径D=20cm、带有纪录纸的圆筒。整个装置放在真空内,电子发射时的初速度不计,如图6所示,若在金属板上加一U=1000cos2πt V的交流电压,并使圆筒绕中心轴按图示方向以n=2r/s匀速转动,分析电子在纪录纸上的轨迹形状并画出从t=0开始的1s内所纪录到的图形

◎ 答案

m

◎ 解析

对电子的加速过程,由动能定理得:

eU0=mv02
得电子加速后的速度    v0==4.2×107m/s


电子进入偏转电场后,由于在其中运动的时间极短,可以忽略运动期间偏转电压的变化,认为电场是稳定的,因此电子做类平抛的运动。如图7所示。
交流电压在AB两板间产生的电场强度     V/m
电子飞离金属板时的偏转距离  
电子飞离金属板时的竖直速度  
电子从飞离金属板到到达圆筒时的偏转距离  
所以在纸筒上的落点对入射方向的总偏转距离为
m
可见,在纪录纸上的点在竖直方向上以振幅0.20m、周期T=1s做简谐运动。因为圆筒每秒转2周,故转一周在纸上留下的是前半个余弦图形,接着的一周中,留下后半个图形,合起来,1s内,在纸上的图形如图8所示。

◎ 知识点

    专家分析,试题“从阴极K发射的电子经电势差U0=5000V的阳极加速后,沿平行于板面的方向从中央射入两块长L1=10cm、间距d=4cm的平行金属板A、B之间,在离金属板边缘L2=75cm处放置一个直径D=20c…”主要考查了你对  【带电粒子在电场中的偏转】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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