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.

(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
eU
md
      ①
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=
1
2
at2
     ③
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(
1
2
d+y
)  ④
由于
U=Up-0=Up   ⑤
解得
Up=
U
d
•(
1
2
d+
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