示波器的核心部分为示波管,如图21甲所示,真空室中电极K发出电子(初速不计),经过电压为U1的加速电场后,由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板中。板长L,相距为d,在两

◎ 题目

示波器的核心部分为示波管,如图21甲所示, 真空室中电极K发出电子(初速不计),经过电压为U1的加速电场后,由小孔S沿水平金属板AB间的中心线射入板中。板长L ,相距为d ,在两板间加上如图21乙所示的正弦交变电压,前半个周期内B板的电势高于A板的电势,电场全部集中在两板之间,且分布均匀。在每个电子通过极板的极短时间内,电场可看作恒定的。在两极板右侧且与极板右端相距D处有一个与两板中心线垂直的荧光屏,中心线正好与屏上坐标原点相交。当第一个电子到达坐标原点O时,使屏以速度v沿-x方向运动,每经过一定的时间后,在一个极短时间内它又跳回到初始位置,然后重新做同样的匀速运动。 (已知电子的质量为m ,带电量为e , 不计电子重力)。求:

(1) 电子进入AB板时的初速度;要使所有的电子都能打在荧光屏上,图21乙中电压的最大值U0需满足什么条件?
(2) 要使荧光屏上始终显示一个完整的波形,荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置? 计算这个波形的峰值和长度. 在如图12丙所示的x - y坐标系中画出这个波形。

◎ 答案

(1)    (2)
要保持一个完整波形,需每隔周期T回到初始位置。波形如图3所示。

◎ 解析

(1)电子在加速电场中运动,据动能定理有,  


因为每个电子在板AB间运动时,电场可看作恒定的,故电子在板AB间做类平抛运动,在两板之外做匀速直线运动打在屏上。
在板AB间沿水平方向运动时有L = v
竖直方向有y'=a t 2,且 
联立解得:    
设偏转电压最大值为U0 , 则 
得:
(2)要保持一个完整波形,需每隔周期T回到初始位置。
设某个电子运动轨迹如图2所示,有:
又知 ,联立得 
由相似三角形的性质得 
则峰值 。
波形长度为x1v T  波形如图3所示。

◎ 知识点

    专家分析,试题“示波器的核心部分为示波管,如图21甲所示,真空室中电极K发出电子(初速不计),经过电压为U1的加速电场后,由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板中。板长L,相距为d,在两…”主要考查了你对  【实验:练习使用示波器】  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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