Question

示波器是一種多功能電學(xué)儀器，可以在熒光屏上顯示出被檢測(cè)的電壓波形，它的工作原理可等效成下列情況：如圖（甲）所示，真空室中電極K發(fā)出電子（初速不計(jì)），經(jīng)過(guò)電壓為U₁的加速電場(chǎng)后，由小孔S沿水平金屬板A、B間的中心線射入板中。板長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩板間距離為d，在兩板間加上如圖 (乙)所示的正弦交變電壓，周期為T(mén)，前半個(gè)周期內(nèi)B板的電勢(shì)高于A板的電勢(shì)，電場(chǎng)全部集中在兩板之間，且分布均勻。在每個(gè)電子通過(guò)極板的極短時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)視作恒定的。在兩極板右側(cè)且與極板右端相距D處有一個(gè)與兩板中心線（圖中虛線）垂直的熒光屏，中心線正好與屏上坐標(biāo)原點(diǎn)相交。當(dāng)?shù)谝粋�(gè)電子到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)O時(shí)，使屏以速度V沿負(fù)x方向運(yùn)動(dòng)，每經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后，在一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)它又跳回到初始位置，然后重新做同樣的勻速運(yùn)動(dòng)。（已知電子的質(zhì)量為m，帶電量為e）求：

（1）電子進(jìn)入AB板時(shí)的初速度；

（2）要使所有的電子都能打在熒光屏上（熒光屏足夠大），圖 (乙)中電壓的最大值U₀需滿足什么條件?

（3）要使熒光屏上始終顯示一個(gè)完整的波形，熒光屏必須每隔多長(zhǎng)時(shí)間回到初始位置?計(jì)算這個(gè)波形的峰值和長(zhǎng)度，在如圖 (丙)所示的x－y坐標(biāo)系中畫(huà)出這個(gè)波形。

 

Answer 1

【答案】

（1）  （2）  (3)峰值、長(zhǎng)度、波形見(jiàn)解析

【解析】

試題分析：（1）電子經(jīng)過(guò)電壓為U₁的加速

（2）電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)

時(shí)恰能打在熒光屏上  

（3）要保持一個(gè)完整波形，需要隔一個(gè)周期T時(shí)間回到初始位置; 

峰值為：

所以 ;

 波形長(zhǎng)度為;   波形如圖所示.

考點(diǎn)：帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)

點(diǎn)評(píng)：難題。此題是典型的帶電粒子的加速和偏轉(zhuǎn)的綜合應(yīng)用題，在分析解決帶電粒子在電場(chǎng)中加速或偏轉(zhuǎn)的問(wèn)題時(shí)，在力學(xué)中的很多規(guī)律、方法同樣適用；解決此類問(wèn)題要注意加速與偏轉(zhuǎn)的前后聯(lián)系，使關(guān)系式簡(jiǎn)化。