如圖為一示波管中的水平偏轉(zhuǎn)極板,已知極板的長度為L,兩板距離為d,所加偏轉(zhuǎn)電壓為U,且下板帶正電;若一束電子以初速v
0沿極板的中線進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場,最終電子從P點(diǎn)飛出.設(shè)電子的質(zhì)量為m,電量為e,不計(jì)電子的重力.試求
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(1)電子在極板間運(yùn)動(dòng)的加速度大??;
(2)電子通過極板發(fā)生的偏轉(zhuǎn)距離y;
(3)若規(guī)定圖中的上極板電勢為零,試求P點(diǎn)的電勢.
(1)極板間是勻強(qiáng)電場,根據(jù)電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系,有:U=Ed
由于不計(jì)電子的重力,電子只受到電場力,故電場力為:F=Eq=
故加速度為:a=
= ①
即電子在極板間運(yùn)動(dòng)的加速度大小為
.
(2)粒子做類似平拋運(yùn)動(dòng),將粒子的運(yùn)動(dòng)沿初速度方向和電場力方向正交分解
沿著初速度方向,有
L=v
0t ②
沿著電場力方向,有
y=at2 ③
由①②③解得
y=
即電子通過極板發(fā)生的偏轉(zhuǎn)距離y為
.
(3)根據(jù)勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系式,上極板與P點(diǎn)間的電勢差為
U=E(
d+y) ④
由于
U=U
p-0=U
p ⑤
解得
U
p=
?(d+)=
+即規(guī)定圖中的上極板電勢為零時(shí),P點(diǎn)的電勢為
+.