有一種電子儀器叫示波器,可以用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的情況,示波器的核心部件是示波管,如圖1所示,它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成.
如果在偏轉(zhuǎn)電極XX'和YY'上都沒(méi)加電壓,電子束從金屬板小孔射出后將沿直線傳播,打在熒光屏中心,且在屏中心處產(chǎn)生一個(gè)亮斑.如果在偏轉(zhuǎn)電極XX'上不加電壓,只在偏轉(zhuǎn)電極YY'上加電壓,電子在偏轉(zhuǎn)電極YY'的電場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn),離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電極YY'后沿直線前進(jìn),最終打在熒光屏上形成亮斑,如圖2所示.已知電子從電子槍射出(初速可不計(jì)),經(jīng)電壓為U1的加速電場(chǎng)加速后,以垂直于場(chǎng)強(qiáng)的方向沿中軸線進(jìn)入YY'間的勻強(qiáng)電場(chǎng),又知偏轉(zhuǎn)電極XX'上無(wú)電壓;偏轉(zhuǎn)電極YY'上的電壓為U2,板間距離為d,極板長(zhǎng)為l,偏轉(zhuǎn)電極YY'到熒光屏的距離為L(zhǎng).電子所帶電量為e,質(zhì)量為m.
(1)求電子經(jīng)過(guò)加速后獲得的速度v0的大小;
(2)求電子剛剛飛出YY'間電場(chǎng)時(shí)的側(cè)向偏移量y;
(3)求電子打在熒光屏上形成的亮斑與屏幕中心的豎直距離y’.
分析:(1)電子在加速電場(chǎng)中,由動(dòng)能定理求解獲得的速度v0的大小;
(2)電子在YY'內(nèi),做類平拋運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律求得加速度.電子水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),由水平位移l和v0求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間.電子在豎直方向做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),由位移公式求解側(cè)向偏移量y;
(3)將電子離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域速度進(jìn)行分解,求得速度的偏轉(zhuǎn)角θ,由幾何關(guān)系得:y′=y+Ltanθ求解豎直距離y′.
解答:解:(1)電子在加速電場(chǎng)中加速,有eU1=
1
2
m
v
2
0
,得v0=
2eU1
m

(2)電子在YY'內(nèi)的加速度為a=
eU
md
,在YY'內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:t=
l
v0
=l
m
2eU1

所以,偏轉(zhuǎn)位移y=
1
2
at2=
U2l2
4dU1

(3)設(shè)離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域速度與水平方向的夾角為θ,
則tanθ=
vy
v0
=
at
v0
=
U2l
2U1d

由幾何關(guān)系得:y′=y+Ltanθ
代入得 y′=
U2l2
4U1d
+
U2lL
2U1d

答:
(1)電子經(jīng)過(guò)加速后獲得的速度v0的大小是
2eU1
m
;
(2)求電子剛剛飛出YY'間電場(chǎng)時(shí)的側(cè)向偏移量y是
U2l2
4dU1
;
(3)求電子打在熒光屏上形成的亮斑與屏幕中心的豎直距離y′是
U2l2
4U1d
+
U2lL
2U1d
點(diǎn)評(píng):本題是帶電粒子先加速后偏轉(zhuǎn)問(wèn)題,電場(chǎng)中加速根據(jù)動(dòng)能定理求解獲得的速度、偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中類平拋運(yùn)動(dòng)的研究方法是運(yùn)動(dòng)的分解和合成,常規(guī)問(wèn)題.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

有一種電子儀器叫示波器,可以用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的情況,示波器的核心部件是示波管,如圖甲所示,它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成.

如果在偏轉(zhuǎn)電極XX'和YY'上都沒(méi)加電壓,電子束從金屬板小孔射出后將沿直線傳播,打在熒光屏上,在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑.如果在偏轉(zhuǎn)電極XX'上不加電壓,只在偏轉(zhuǎn)電極YY'上加電壓,電子在偏轉(zhuǎn)電極YY'的電場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn),離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電極YY'后沿直線前進(jìn),打在熒光屏上的亮斑在豎直方向發(fā)生位移y',如圖乙所示.

(1)設(shè)偏轉(zhuǎn)電極YY'上的電壓為U、板間距離為d,極板長(zhǎng)為l1,偏轉(zhuǎn)電極YY'到熒光屏的距離為l2.電子所帶電量為e,以v0的速度垂直電場(chǎng)強(qiáng)度方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng),如圖乙所示.試證明y'=

(2)設(shè)電子從陰極射出后,經(jīng)加速電場(chǎng)加速,加速電壓為U;,從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)的偏移量為y.在技術(shù)上我們把偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)內(nèi)單位電壓使電子產(chǎn)生的偏移量(即y/U)稱為示波管的靈敏度φ,試推導(dǎo)靈敏度的表達(dá)式,并提出提高靈敏度可以采用的方法.

 

 

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

有一種電子儀器叫示波器,可以用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的情況。示波器的核心部件是示波管,它由電子槍、偏轉(zhuǎn)極板和熒光屏組成,管內(nèi)抽成真空,如圖所示是示波管的工作原理圖。

⑴設(shè)燈絲產(chǎn)生的熱電子由陰極飛出時(shí)的初速度忽略不計(jì),電子槍間的加速電壓為U0。豎直偏轉(zhuǎn)極板YY’和水平偏轉(zhuǎn)極板X(qián)X’長(zhǎng)都為,YY’和XX’兩極板間的距離均為d。YY’和XX’緊密相連,不計(jì)它們間的間隙。水平偏轉(zhuǎn)極板X(qián)X’端到熒光屏的距離為D。如果在偏轉(zhuǎn)極板X(qián)X’上不加電壓,偏轉(zhuǎn)析板YY’上也不加電壓,電子將打到熒光屏上中點(diǎn)O(即坐標(biāo)軸的坐標(biāo)原點(diǎn))。如果在偏轉(zhuǎn)極板X(qián)X’上不加電壓,只在偏轉(zhuǎn)極板YY’上加一電壓Uy(正值),電子將打到熒光屏y軸上正方向某一點(diǎn),求光點(diǎn)的y坐標(biāo)值。

⑵如果在偏轉(zhuǎn)極板YY’上不加電壓,只在偏轉(zhuǎn)極板X(qián)X’上加一電壓Ux(正值),電子將打到熒光屏上x(chóng)軸上正方向某一點(diǎn),求光點(diǎn)的x坐標(biāo)值。

⑶若加速電壓為U0=500V,兩極板間的距離為d=1cm,偏轉(zhuǎn)極板長(zhǎng)=10cm,D=20cm,Uy=4sin10πt(V);而XX’方向的電壓隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示,求熒光屏上觀察到的亮線的y—x的函數(shù)關(guān)系式。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

有一種電子儀器叫示波器,可以用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的情況,示波器的核心部件是示波管,如圖甲所示,它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成.如果在偏轉(zhuǎn)電極XX'和YY'上都沒(méi)加電壓,電子束從金屬板小孔射出后將沿直線傳播,打在熒光屏中心,且在屏中心處產(chǎn)生一個(gè)亮斑.如果在偏轉(zhuǎn)電極XX'上不加電壓,只在偏轉(zhuǎn)電極YY'上加電壓,電子在偏轉(zhuǎn)電極YY'的電場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn),離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電極YY'后沿直線前進(jìn),最終打在熒光屏上形成亮斑,如圖乙所示.已知電子從電子槍射出(初速可不計(jì)),經(jīng)電壓為U1的加速電場(chǎng)加速后,以垂直于場(chǎng)強(qiáng)的方向沿中軸線進(jìn)入YY'間的勻強(qiáng)電場(chǎng),又知偏轉(zhuǎn)電極XX'上無(wú)電壓;偏轉(zhuǎn)電極YY'上的電壓為U2,板間距離為d,極板長(zhǎng)為l,偏轉(zhuǎn)電極YY'到熒光屏的距離為L(zhǎng).電子所帶電量為e,質(zhì)量為m.

(1)求電子經(jīng)過(guò)加速后獲得的速度v0的大小

(2)求電子剛剛飛出YY'間電場(chǎng)時(shí)的側(cè)向偏移量y

(3)求電子打在熒光屏上形成的亮斑與屏幕中心的豎直距離y’

 

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源:2011屆重慶市重慶八中高三年級(jí)第四次月考理綜物理部分 題型:計(jì)算題

有一種電子儀器叫示波器,可以用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的情況,示波器的核心部件是示波管,如圖甲所示,它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成.如果在偏轉(zhuǎn)電極XX'和YY'上都沒(méi)加電壓,電子束從金屬板小孔射出后將沿直線傳播,打在熒光屏中心,且在屏中心處產(chǎn)生一個(gè)亮斑.如果在偏轉(zhuǎn)電極XX'上不加電壓,只在偏轉(zhuǎn)電極YY'上加電壓,電子在偏轉(zhuǎn)電極YY'的電場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn),離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電極YY'后沿直線前進(jìn),最終打在熒光屏上形成亮斑,如圖乙所示.已知電子從電子槍射出(初速可不計(jì)),經(jīng)電壓為U1的加速電場(chǎng)加速后,以垂直于場(chǎng)強(qiáng)的方向沿中軸線進(jìn)入YY'間的勻強(qiáng)電場(chǎng),又知偏轉(zhuǎn)電極XX'上無(wú)電壓;偏轉(zhuǎn)電極YY'上的電壓為U2,板間距離為d,極板長(zhǎng)為l,偏轉(zhuǎn)電極YY'到熒光屏的距離為L(zhǎng).電子所帶電量為e,質(zhì)量為m.
(1)求電子經(jīng)過(guò)加速后獲得的速度v0的大小
(2)求電子剛剛飛出YY'間電場(chǎng)時(shí)的側(cè)向偏移量y
(3)求電子打在熒光屏上形成的亮斑與屏幕中心的豎直距離y’

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案