如图为一示波管中的水平偏转极板,已知极板的长度为L,两板距离为d,所加偏转电压为U,且下板带正电;若一束电子以初速v0沿极板的中线进入偏转电场,最终电子从P点飞出.设电子的质
问题描述:
如图为一示波管中的水平偏转极板,已知极板的长度为L,两板距离为d,所加偏转电压为U,且下板带正电;若一束电子以初速v0沿极板的中线进入偏转电场,最终电子从P点飞出.设电子的质量为m,电量为e,不计电子的重力.试求
(1)电子在极板间运动的加速度大小;
(2)电子通过极板发生的偏转距离y;
(3)若规定图中的上极板电势为零,试求P点的电势.
答
(1)极板间是匀强电场,根据电势差与场强的关系,有:U=Ed
由于不计电子的重力,电子只受到电场力,故电场力为:F=Eq=
eU d
故加速度为:a=
=F m
①eU md
即电子在极板间运动的加速度大小为
.eU md
(2)粒子做类似平抛运动,将粒子的运动沿初速度方向和电场力方向正交分解
沿着初速度方向,有
L=v0t ②
沿着电场力方向,有
y=
at2 ③1 2
由①②③解得
y=
euL2
2md
v
20
即电子通过极板发生的偏转距离y为
.euL2
2md
v
20
(3)根据匀强电场中电势差与电场强度的关系式,上极板与P点间的电势差为
U=E(
d+y) ④1 2
由于
U=Up-0=Up ⑤
解得
Up=
•(U d
d+1 2
)=eUL2
2md
v
20
+U 2
eU2L2
2md2
v
20
即规定图中的上极板电势为零时,P点的电势为
+U 2
.eU2L2
2md2
v
20