分析 (1)對(duì)于電子通過(guò)加速電場(chǎng)的過(guò)程,電場(chǎng)力做正功,電子的動(dòng)能增加,由動(dòng)能定理求解速電壓U0.
(2)電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),由u=480sin100πt V,得到偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)變化的周期T=$\frac{2π}{ω}$,電子水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),通過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的時(shí)間為t=$\frac{l}{v}$,由于T>>t,可認(rèn)為每個(gè)電子通過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的過(guò)程中,電場(chǎng)可視為穩(wěn)定的勻強(qiáng)電場(chǎng).運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解法,由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)合求解電子的最大偏轉(zhuǎn)量,即可得到電子打在熒光屏上產(chǎn)生亮線的最大長(zhǎng)度;
(3)由題,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.控制柵極的電勢(shì)比陰極低,要使打在熒光屏上電子數(shù)目增加,應(yīng)將陰極與控制柵極之間的電壓調(diào)低.由電場(chǎng)線方向與等勢(shì)線垂直,確定電子在聚焦電場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力方向,分析電子的運(yùn)動(dòng)情況,即可分析聚焦電場(chǎng)對(duì)電子束的聚焦作用.
解答 解:(1)對(duì)于電子通過(guò)加速電場(chǎng)的過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理有:eU0=EK,
解得:U0=$\frac{{E}_{K}}{e}$=$\frac{1.6×1{0}^{-16}}{1.6×1{0}^{-19}}$=1000V;
(2)由u=480sin100πtV,
可知偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)變化的周期為:T=$\frac{2π}{ω}$=0.020s,
而t=$\frac{l}{v}$,因?yàn)門>>t,
可見每個(gè)電子通過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的過(guò)程中,電場(chǎng)可視為穩(wěn)定的勻強(qiáng)電場(chǎng).
設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電壓為U1時(shí),電子剛好飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),
此時(shí)電子沿電場(chǎng)方向的位移為$\frac{1}{2}$d,
根據(jù)牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有:$\fracinpjj01{2}=\frac{1}{2}a{t^2}=\frac{1}{2}\frac{{e{U_1}}}{md}•{t^2}$,
解得:U1=$\frac{{{d^2}m}}{{e{t^2}}}$=$\frac{(1×1{0}^{-3})^{2}×0.91×1{0}^{-31}}{1.6×1{0}^{-19}×(4.2×1{0}^{-11})^{2}}$=320V,
所以,為使電子能打在熒光屏上,
所加偏轉(zhuǎn)電壓應(yīng)小于320V.
當(dāng)加在偏轉(zhuǎn)電極上的偏轉(zhuǎn)電壓為u=480sin100πV時(shí),
且電子剛好飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),電子沿電場(chǎng)方向的最大位移恰為$\frac{1}{2}$d.
設(shè)電子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的速度與初速度方向的最大夾角為θ,
則tanθ=$\frac{v_y}{v_x}=\frac1y11c42{l}$=$\frac{0.01}{0.04}$=0.25
電子打在熒光屏上的最大偏移量:Ym=($\frac{l}{2}$+L)tanθ=($\frac{4}{2}$+18)×0.25=5.0cm,
由對(duì)稱性可得電子打在熒光屏產(chǎn)生亮線的最大長(zhǎng)度為2Ym=10cm;
(3)現(xiàn)要使打在熒光屏上電子數(shù)目增加,應(yīng)將陰極與控制柵極之間的電壓調(diào)低,
聚焦電場(chǎng)如圖所示,由力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系可知:
電子在沿示波管中心軸線所受電場(chǎng)力與電子沿此方向速度相反,電子
沿示波管中心軸線方向做減速運(yùn)動(dòng);電子在垂直波管中民主軸線方向
受電場(chǎng)力指向中心軸線,在此方向電子做加速運(yùn)動(dòng).由對(duì)稱性可知電
子束有向著中心會(huì)聚的特點(diǎn),適當(dāng)調(diào)節(jié)電場(chǎng)可以使電子速聚焦在中心
軸線上一點(diǎn),因此這樣的電場(chǎng)分布將對(duì)射入的發(fā)散的電子束有會(huì)聚作用.
答:(1)加速電壓U0為1.0×103 V.
(2)電子打在熒光屏上產(chǎn)生亮線的最大長(zhǎng)度是10cm.
(3)要使打在熒光屏上電子數(shù)目增加,應(yīng)將陰極與控制柵極之間的電壓調(diào)低.
點(diǎn)評(píng) 本題中帶電粒子先加速后偏轉(zhuǎn),運(yùn)用動(dòng)能定理求解加速電壓,運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解法研究類平拋運(yùn)動(dòng),都是常用的思路,關(guān)鍵是分析隱含的臨界情況,確定出電子的最大偏轉(zhuǎn)量.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
數(shù)據(jù) 橡皮筋的條數(shù)橡皮筋的條數(shù) | 橡皮筋做的功 | 10個(gè)間距的距離x(m) | 10個(gè)間距的時(shí)間T(s) | 小車獲得的速度vn | 小車速度的平方vn2 |
1 | W | 0.200 | 0.2 | 1.00 | 1.00 |
2 | 0.280 | 0.2 | 1.40 | 1.96 | |
3 | 0.300 | 0.2 | 1.50 | 2.25 | |
4 | 0.400 | 0.2 | 2.00 | 4.00 | |
5 | 0.450 | 0.2 | 2,25 | 5.06 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
次數(shù) | M/kg | (v22-v12)/m2s-2 | △Ek/J | F/N | W/J |
1 | 0.500 | 0.760 | 0.190 | 0.400 | 0.200 |
2 | 0.500 | 1.65 | 0.413 | 0.840 | 0.420 |
3 | 0.500 | 2.40 | △E3 | 1.22 | W3 |
4 | 1.00 | 2.40 | 1.20 | 2.42 | 1.21 |
5 | 1.00 | 2.84 | 1.42 | 2.86 | 1.43 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 粒子的加速度在a點(diǎn)時(shí)較大 | |
B. | 電場(chǎng)中a點(diǎn)的電勢(shì)比b的電勢(shì)小 | |
C. | 粒子可能帶負(fù)電,在b點(diǎn)時(shí)速度較大 | |
D. | 粒子一定帶正電,動(dòng)能先變小后變大 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 2:1 | B. | 16:5 | C. | 3:1 | D. | 8:5 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的合力一定是變化的 | |
B. | 兩勻變速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)一定是曲線運(yùn)動(dòng) | |
C. | 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度大小恒定,方向始終指向圓心 | |
D. | 做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在相同的時(shí)間內(nèi)速度的變化不同 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 水平面對(duì)C的支持力等于B、C的總重力 | |
B. | C對(duì)B一定有摩擦力 | |
C. | 水平面對(duì)C一定有摩擦力 | |
D. | 水平面對(duì)C可能沒有摩擦力 |
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