20xx沪科版高中物理选修3-125探究电子束在示波管中的运动

20xx沪科版高中物理选修3-125探究电子束在示波管中的运动内容摘要：

动能定理 eU ＝12m v2，得 v ＝2 eUm，速度大小与 U 有关，与两板间距离无关． 【答案】 C 带电粒子在匀强电场中的偏转 【问题导思】 1 ．带电粒子垂直进入匀强电场的运动同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么。 2 ．垂直进入匀强电场的带电粒子的运动 时间由什么决定。 1 ． 运动状态分析 带电粒子以速度 v 0 垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成 90176。 角的电场力作用而做匀变速曲线运动． 2 ． 偏转问题的处理方法 图 2 － 5 － 4 带电粒子在电场中做类平抛运动，将带电粒子的运动沿初速度方向和电场线方向进行分解 ( 类似于平抛运动的处理方法 ) ．如图 2 － 5 － 4 所示，设带电粒子沿中线进入板间，忽略电容器的边缘效应． ( 1) 沿初速度方向的分运动为匀速直线运动，满足 x ＝ v0t . ( 2) 沿电场线方向的分运动为 初速度为零的匀加速直线运动，则加速度 a ＝Fm＝qEm＝qUmd. 离开电场时的偏转量 y ＝12at2＝qL2U2 md v20. 离开电场时的偏转角为 φ ，则： t an φ ＝vyv0＝qL Umd v20. ( 3) v 反向延长线与 v0延长线的交点在L2处． 图 2 － 5 － 5 证明： t an φ ＝ vy/ v0＝ y / x又 y ＝qL2U2 md v20t an φ ＝qL Umd v20L ＝ v0tvy＝ at ＝qUmdt ⇒ x ＝L2 由 x ＝L2可知，粒子从偏转电场射出时，就好像是从极板间的L2处沿直线射出似的． ( 2020 海口一中高二期末 ) 如图 2 － 5 － 6 所示为一真空示波管的示意图，电子从灯丝 K 发出 ( 初速度可忽略不计 ) ，经灯丝与 A 板间的电压 U1加速，从 A 板中心孔沿中心线 KO 射出，然后进入两块平行金属板 M ， N 形成的偏转电场中 ( 偏转电场可视为匀强电场 ) ，电子进入 M ， N 间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的 P点．已知 M ， N 两板间的电压为 U2，两板间的距离为 d ，板长为 L ，电子的质量为 m ，电荷量为 e ，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力． 图 2 － 5 － 6 ( 1) 求电子穿过 A 板时速度的大小； ( 2) 求电子从偏转电场射出时的侧移量 y ； ( 3) 若要电子打到荧光屏上 P 点的上方，可采取哪些措施。 【审题指导】 本题考查示波管的工作原理，电子在电压 U 1 加速时，可以应用动能定理，电子进入偏转电场后，可以应用类平抛问题的处理方法． 【解析】 ( 1) 设电子经电压 U 1 加速后的速度为 v 0 ，由动能定理得： eU 1 ＝12m v20 － 0 ， 解得 v 0 ＝2 eU 1m. ( 2) 电子以速度 v0进入偏转电场后，垂直于电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速 直线运动．设偏转电场的电场强度为 E ，电子在偏转电场中运动的时间为t ，加速度为 a ，电子离开偏转电场时的侧移量为 y .由牛顿第二定律和运动学公式得： t ＝Lv0， ① F ＝ ma ， F ＝ eE ， E ＝U2d， ② a ＝eU2md， ③ y ＝12at2， ④ 解得 y ＝U 2 L24 U 1 d. ( 3) 减小加速电压 U 1 或增大偏转电压 U 2 等方法． 【答案】 ( 1 ) 2。