用磁聚焦法测比荷的装置如图所示.在真空玻璃管中装有热阴极K和带有小孔的阳极A.在A、K之间加上电压U后,不断地有电子从阴极K由静止加速到达阳极A,并从小孔射出.

用磁聚焦法测比荷的装置如图所示.在真空玻璃管中装有热阴极K和带有小孔的阳极A.在A、K之间加上电压U后,不断地有电子从阴极K由静止加速到达阳极A,并从小孔射出.

题型:不详难度:来源:
用磁聚焦法测比荷的装置如图所示.在真空玻璃管中装有热阴极K和带有小孔的阳极A.在A、K之间加上电压U后,不断地有电子从阴极K由静止加速到达阳极A,并从小孔射出.接着电子进入平行板电容器C,电容器两极板间加有不大的交变电场,使不同时刻通过的电子发生不同程度的偏转;电容器C和荧光屏S之间加一水平向右的均匀磁场,电容器和荧光屏间的距离为L,电子经过磁场后打在荧光屏上,将磁场的磁感应强度从零开始缓慢增大到为B时,荧光屏上的光点的锐度最大(这时荧光屏S上的亮斑最小).
(1)若平行板电容器C的板长为
L
4
,求电子经过电容器和磁场区域的时间之比;
(2)用U、B、L表示出电子的比荷;
(3)在磁场区域再加一匀强电场,其电场强度的大小为E=
U
L
,方向与磁场方向相反,若保持U、L和磁场方向不变,调节磁场的磁感应强度大小,仍使电子在荧光屏上聚焦,则磁感应强度大小满足的条件是什么?魔方格
答案

(1)由题意可知电子在电场和磁场中均沿水平方向做匀速直线运动且水平方向上的速度相同,所以时间之比为1:4
(2)在加速电场中,由能量的转化与守恒有:
Ue=
1
2
mv2

电子在电容器间运动会发生一定的偏转,故进入磁场时速度与磁场方向会有一定的夹角,所以在磁场中运动的轨迹为螺旋线,水平速度均相同,圆周运动的周期也相同,要使得锐度最大则应满足:
L
v
=
2πm
eB

联立解得
e
m
=
8π2U
L2B2

(3)在K、A间,Ue=
1
2
mv2

设打在S上的水平方向速度为v",Ue+ELe=
1
2
mv′2

设电子在复合场中的时间为t,电子在复合场中沿水平方向做匀加速运动,t=
L
.
v
=
2L
v+v

要使得锐度最大则应满足:t=n
2πm
eB′
(n=1、2、3…)  
解得:B′=
(


2
+1)
2
nB
(n=1、2、3…)
答:(1)电子经过电容器和磁场区域的时间之比为1:4;
    (2)电子的比荷为
8π2U
L2B2

    (3)磁感应强度大小应为
(


2
+1)
2
nB
(n=1、2、3…).
举一反三
在光滑绝缘水平面上有两个相距一定距离的带电质点P1和P2,其中P1固定而P2获得一垂直于它们之间连线的水平初速度后开始运动,关于P2以后的一段运动情况,以下描述中正确的是(  )
A.若P1、P2为同种电荷,则P2在运动中加速度变小,动能变大,电势能变小
B.若P1、P2为同种电荷,则P2在运动中加速度变大,动能和电势能都变小
C.若P1、P2为异种电荷,则P2在运动中可能加速度变小,动能变小,电势能变大
D.若P1、P2为异种电荷,则P2在运动中可能加速度大小不变,动能和电势能都不变
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如图所示,D是斜面AC的中点,AD段和DC段分别由两种不同的材料构成.现有一小滑块(可视成质点)从斜面顶端A处由静止开始滑下,恰能滑到AC的底端C处静止.则关于滑块在斜面AC上的运动精况,下列说法正确的是(  )
A.滑块在AD段运动的平均速率大于在DC段运动的平均速率
B.滑块在AD段和DC 段运动的加速度大小相等
C.滑块在AD段和DC 段运动中克服摩擦力做的功相等
D.滑块在AD段和DC 段运动运动中受到的摩擦力冲量相等
魔方格
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一个质量为m的物体,从静止开始以
g
3
的加速度匀加速下落h,则:(  )
A.合力做功
mgh
3
B.重力势能减小mgh
C.机械能减小
mgh
3
D.动能增加
mgh
3
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一个人站在阳台上,以相同的速率分别把三个球竖直向下、竖直向上、水平抛出,不计空气阻力,则三球落地时的速率(  )
A.上抛球最大B.下抛球最大C.平抛球最大D.一样大
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电视机显像管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实现的,在电子枪中产生的电子经过加速电场加速后射出,从P点进入并通过圆形区域后,打到荧光屏上,如下图所示.如果圆形区域中不加磁场,电子一直打到荧光屏上的中心O点的动能为E;在圆形区域内加垂直于圆面、磁感应强度为B的匀强磁场后,电子将打到荧光屏的上端N点.已知ON=h,PO=L.电子的电荷量为e,质量为
魔方格
m.求
(1)电子打到荧光屏上的N点时的动能是多少?说明理由;
(2)电子在电子枪中加速的加速电压是多少?
(3)电子在磁场中做圆周运动的半径R是多少?
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