速調(diào)管是用于甚高頻信號放大的一種裝置(如圖甲所示)，其核心部件是由兩個相距為s的腔組成，其中輸入腔由一對相距為l的平行正對金屬板構(gòu)成(圖中虛線框內(nèi)的部分).已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，為計算方便，在以下的討論中電子之間的相互作用力及其重力均忽略不計.

(1)若輸入腔中的電場保持不變，電子以一定的初速度v0從A板上的小孔沿垂直A板的方向進入輸入腔，而由B板射出輸入腔時速度減為v0／2，求輸入腔中的電場強度E的大小及電子通過輸入腔電場區(qū)域所用的時間t；

(2)現(xiàn)B板接地(圖中未畫出)，在輸入腔的兩極板間加上如圖乙所示周期為了的高頻方波交變電壓，在t=0時A板電勢為U0，與此同時電子以速度詢連續(xù)從A板上的小孔沿垂直A板的方向射入輸入腔中，并能從B板上的小孔射出，射向輸出腔的C孔.若在nT—(n+1)T的時間內(nèi)(n=0，1，2，3，…)，前半周期經(jīng)B板射出的電子速度為v1(未知)，后半周期經(jīng)B板射出的電子速度為v2(未知)，求v1和v2的比值；(由于輸入腔內(nèi)極板間距離很小，且電子的速度很大，因此電子通過輸入腔的時間忽略不計)

(3)在上述速度分別為v1和v2的電子中，若t時刻經(jīng)過B板射出的速度為v1的電子總能與t+時刻經(jīng)B板射出的速度為v2的電子同時進入輸出腔，則可通過相移器的控制將電子的動能轉(zhuǎn)化為輸出腔中的電場能，從而實現(xiàn)對甚高頻信號進行放大的作用，為實現(xiàn)上述過程，輸出腔的C孔到輸入腔的右極板B的距離s應(yīng)滿足什么條件？

解：(1)設(shè)電子在輸入腔中做勻減速運動的加速度大小為a，根據(jù)運動學公式有-=2(-a)l解得a＝根據(jù)牛頓第二定律有eE＝ma解得E＝電子通過輸入腔的時間t=

(2)在nT—(n+1)T的時間內(nèi)，前半周期電子減速通過輸入腔，設(shè)射出的速度為v1，則根據(jù)動能定理有-eU0=

解得v1=

后半周期電子加速通過輸入腔，設(shè)射出的速度為v1，則根據(jù)動能定理有

eU0=

解得v2＝

所以有

(3)設(shè)以速度v1經(jīng)B板射出的電子經(jīng)過時間t1到達C孔處，則s=v1t1以速度v2經(jīng)B板射出的電子經(jīng)過時間t2到達C孔處，則s＝v2t2

為實現(xiàn)放大作用，依題意應(yīng)有：t2=t1

解得s=

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?福建）反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一，它利用電子團在電場中的振蕩來產(chǎn)生微波，其振蕩原理與下述過程類似．如圖所示，在虛線MN兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個勻強電場，一帶電微粒從A點由靜止開始，在電場力作用下沿直線在A、B兩點間往返運動．已知電場強度的大小分別是E1=2.0×103N/C和E2=4.0×103N/C，方向如圖所示，帶電微粒質(zhì)量m=1.0×10-20kg，帶電量q=1.0×10-9C，A點距虛線MN的距離d1=1.0cm，不計帶電微粒的重力，忽略相對論效應(yīng)．求：
（1）B點距虛線MN的距離d2；
（2）帶電微粒從A點運動到B點所經(jīng)歷的時間t．

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科目：高中物理 來源： 題型：

速調(diào)管是用于甚高頻信號放大的一種裝置(如左圖所示)，其核心部件是由兩個相距為s的腔組成，其中輸入腔由一對相距為l的平行正對金屬板構(gòu)成(圖中虛線框內(nèi)的部分)．已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，為計算方便，在以下的討論中電子之間的相互作用力及其重力均忽略不計．(由于輸入腔兩極板間距離很小，且電子的速度很大，因此電子通過輸入腔的時間可忽略不計) 求：

(1)若輸入腔中的電場保持不變，電子以一定的初速度v0從A板上的小孔沿垂直于A板的方向進入輸入腔，而由B板射出輸入腔時速度減為v0／2，求輸入腔中的電場強度E的大小

(2)現(xiàn)將B板接地(圖中未畫出)，在輸入腔的兩極板間加上如圖所示周期為T的高頻方波交變電壓，在t=0時A板電勢為U0，與此同時電子以速度v0連續(xù)從A板上的小孔沿垂直A板的方向射人輸入腔中，并能從B板上的小孔射出，射向輸出腔的C孔．若在nT～(n+1)T的時間內(nèi)(n=0，l，2，3…)，前半周期經(jīng)B板射出的電子速度為v1，后半周期經(jīng)B板射出的電子速度為v2，求v1與v2的比值。

   

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

速調(diào)管是用于甚高頻信號放大的一種裝置（如圖1所示），其核心部件是由兩個相距為s的腔組成，其中輸入腔由一對相距為l的平行正對金屬板構(gòu)成（圖中虛線框內(nèi)的部分）。已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，為計算方便，在以下的討論中電子之間的相互作用力及其重力均忽略不計。

（1）若輸入腔中的電場保持不變，電子以一定的初速度v0從A板上的小孔沿垂直A板的方向進入輸入腔，而由B板射出輸入腔時速度減為v0/2，求輸入腔中的電場強度E的大小及電子通過輸入腔電場區(qū)域所用的時間t；

（2）現(xiàn)B板接地（圖中未畫出），在輸入腔的兩極板間加上如圖2所示周期為T的高頻方波交變電壓，在t=0時A板電勢為U0，此此同時電子以速度v0連續(xù)從A板上的小孔沿垂直A板的方向射入輸入腔中，并能從B板上的小孔射出，射向輸出腔的C孔。若在nT~(n + 1)T的時間內(nèi)(n = 0，1，2，3，……)，前半周期經(jīng)B板射出的電子速度為v1（未知），后半周期經(jīng)B板射出的電子速度為v2（未知），求v1和v2的比值；（由于輸入腔內(nèi)極板間距離很小，且電子的速度很大，因此電子通過輸入腔的時間忽略不計）

（3）在上述速度分別為v1和v2的電子中，若t時刻經(jīng)過B板射出的速度為v1的電子總能與時刻經(jīng)B板射出的速度為v2的電子同時進入輸出腔，則可通過相移器的控制將電子的動能轉(zhuǎn)化為輸出腔中的電場能，從而實現(xiàn)對甚高頻信號進行放大的作用。為實現(xiàn)上述過程，輸出腔的C孔到輸入腔的右極板B的距離s應(yīng)滿足什么條件？

      圖1                                      圖2

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

速調(diào)管是用于甚高頻信號放大的一種裝置（如圖11所示），其核心部件是由兩個相距為s的腔組成，其中輸入腔由一對相距為l的平行正對金屬板構(gòu)成（圖中虛線框內(nèi)的部分）。已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，為計算方便，在以下的討論中電子之間的相互作用力及其重力均忽略不計。

（1）若輸入腔中的電場保持不變，電子以一定的初速度v0從A板上的小孔沿垂直A板的方向進入輸入腔，而由B板射出輸入腔時速度減為v0/2，求輸入腔中的電場強度E的大小及電子通過輸入腔電場區(qū)域所用的時間t；

（2）現(xiàn)將B板接地（圖中未畫出），在輸入腔的兩極板間加上如圖12所示周期為T的高頻方波交變電壓，在 t=0時A板電勢為U0，與此同時電子以速度v0連續(xù)從A板上的小孔沿垂直A板的方向射入輸入腔中，并能從B板上的小孔射出，射向輸出腔的C孔。若在nT～（n+1）T的時間內(nèi)（n=0，1，2，3……），前半周期經(jīng)板射出的電子速度為v1（未知），后半周期經(jīng)B板射出的電子速度為v2（未知），求v1與v2的比值；（由于輸入腔兩極板間距離很小，且電子的速度很大，因此電子通過輸入腔的時間可忽略不計）

（3）在上述速度分別為v1和v2的電子中，若t時刻經(jīng)B板射出速度為v1的電子總能與t+T/2時刻經(jīng)B板射出的速度為v2的電子同時進入輸出腔，則可通過相移器的控制將電子的動能轉(zhuǎn)化為輸出腔中的電場能，從而實現(xiàn)對甚高頻信號進行放大的作用。為實現(xiàn)上述過程，輸出腔的C孔到輸入腔的右極板B的距離s應(yīng)滿足什么條件？

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