(2010?海淀區(qū)一模)示波管是示波器的核心部分,它主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成,如圖甲所示.電子槍具有釋放出電子并使電子聚集成束以及加速的作用;偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn);電子束打在熒光屏形成光跡.這三部分均封裝于真空玻璃殼中.已知電子的電荷量e=1.6×10
-19 C,質(zhì)量m=0.91×10
-30 kg,電子所受重力及電子之間的相互作用力均可忽略不計(jì),不考慮相對(duì)論效應(yīng).
(1)電子槍的三級(jí)加速可以簡(jiǎn)化為如圖乙所示的加速電場(chǎng),若從陰極逸出電子的初速度可忽略不計(jì),要使電子被加速后的動(dòng)能達(dá)到1.6×10
-16J,求加速電壓U
0為多大;
(2)電子被加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng),若只考慮電子沿Y(豎直)方向的偏轉(zhuǎn)情況,偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化為如圖丙所示的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng).偏轉(zhuǎn)電極的極板長(zhǎng)l=4.0cm,兩板間距離d=1.0cm,極板右端與熒光屏的距離L=18cm,當(dāng)在偏轉(zhuǎn)電極U上加u=480sin100πt V的正弦交變電壓時(shí),如果電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的初速度v
0=3.0×10
7 m/s,求電子打在熒光屏上產(chǎn)生亮線的最大長(zhǎng)度;
(3)如圖甲所示,電子槍中燈絲用來(lái)加熱陰極,使陰極發(fā)射電子.控制柵極的電勢(shì)比陰極低,調(diào)節(jié)陰極與控制柵極之間的電壓,可控制通過(guò)柵極電子的數(shù)量.現(xiàn)要使電子打在熒光屏上電子的數(shù)量增加,應(yīng)如何調(diào)節(jié)陰極與控制柵極之間的電壓.
電子槍中A
1、A
2和A
3三個(gè)陽(yáng)極除了對(duì)電子加速外,還共同完成對(duì)電子束的聚焦作用,其中聚焦的電場(chǎng)可簡(jiǎn)化為如圖丁所示的電場(chǎng),圖中的虛線是該電場(chǎng)的等勢(shì)線.請(qǐng)說(shuō)明聚焦電場(chǎng)如何實(shí)現(xiàn)對(duì)電子束的聚焦作用.