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(2017·黑龙江大庆实验中学高二期中)真空室中有如图甲所示的装置,电极K持续发...

(2017·黑龙江大庆实验中学高二期中)真空室中有如图甲所示的装置,电极K持续发出的电子(初速不计)经过电场加速后,从小孔O沿水平放置的偏转极板MN的中心轴线OO射入。MN板长均为L,间距为d,偏转极板右边缘到荧光屏P(足够大)的距离为S。M、N两板间的电压UMN随时间t变化的图线如图乙所示。调节加速电场的电压,使得每个电子通过偏转极板MN间的时间等于图乙中电压UMN的变化周期T。已知电子的质量、电荷量分别为m、e,不计电子重力。

(1)求加速电场的电压U1

(2)欲使不同时刻进入偏转电场的电子都能打到荧光屏P上,乙中电压U2的范围;

(3)证明在(2)问条件下电子打在荧光屏上形成亮线的长度与距离S无关。

 

(1) (2) (3)见解析 【解析】(1)由动能定理可知: 解得电压 (2)t=0时刻进入偏转电场的电子,先做类平抛运动,后座匀速直线运动,射出电场时沿垂直于版面方向偏移的距离y最大 y2=2y1 可得: (3)对满足(2)问条件下任意确定的U2,不同时刻射出偏转电场的电子沿垂直于极板方向的速度均为 电子速度偏转角的正切值均为 电子射出偏转电场时的偏转角度均相同,即速度方向相同 不同时刻射出偏转电场的电子沿垂直于极板方向的侧移距离可能不同,侧移距离的最大值与最小值之差 Δy与U2有关。因电子射出时速度方向相同,所以在屏上形成亮线的长度等于Δy,可知,屏上形成亮线的长度与P到极板M、N右边缘的距离S无关 【名师点睛】此题是带电粒子在电场中的运动问题;解题的关键是通过分析粒子的受力情况来分析物体的运动特征,结合类平抛运动的规律及几何关系列出方程求解;此题意在考查学生综合分析的能力。  
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(2017·湖北襄阳五中高二月考)如图甲所示,A、B是两水平放置的足够长的平行金属板,组成偏转匀强电场,B板接地。A板电势随时间变化情况如图乙所示,C、D两平行金属板竖直放置,中间有正对两孔O1′和O2,两板间电压为U2,组成减速电场。现有一带负电粒子在t=0时刻以一定初速度沿AB两板间的中轴线O1O1′进入,并能从O1′沿O1′O2进入C、D间,刚好到达O2孔,已知带电粒子带电荷量为–q,质量为m,不计其重力。求:

(1)该粒子进入A、B的初速度v0的大小;

(2)A、B两板间距的最小值和A、B两板长度的最小值。

 

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(2017·新疆哈密二中高二期中)如图甲所示,在xOy坐标系中,两平行金属板如图放置,ODx轴重合,板的左端与原点O重合,板长L=2 m,板间距离d=1 m,紧靠极板右侧有一荧光屏。两金属板间电压UAO随时间的变化规律如图乙所示,已知U0=1×103 V,变化周期T=2×10–3 s,t=0时刻一带正电的粒子从左上角A点,以v0=1×103 m/s的速度平行于AB边射入板间,粒子电荷量q=1×10–5 C,质量m=1×10–7 kg,不计粒子所受重力,求:

(1)粒子在板间运动的时间;

(2)粒子打在荧光屏上的纵坐标;

(3)粒子打到屏上的动能。

 

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(2017·河南高二月考)真空室中有如图甲所示的装置,电极K持续发出的电子(初速度不计)经过电场加速后,从小孔O沿水平放置的偏转极板M、N的中心轴线射入。M、N板长均为L=0.20 m,间距为d=0.05 m,偏转极板右边缘到荧光屏P(足够大)的距离为S=0.10 m。若加速电压U1随时间t变化的图象如图乙所示,电子加速时间极短,可认为加速时电压不变,不计电子重力。当板间所加电压为某一值时,电子打到荧光屏上只有一个点。求:

(1)U2的大小;

(2)看到屏幕上的该点距中心点O'的距离。

 

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(2017·福建厦门一中高三期中)相距很近的平行板电容器,在两板中心各开有一个小孔,如图甲所示,靠近A板的小孔处有一电子枪,能够持续均匀地发射出电子,电子的初速度为,质量为m,电量为–e,在AB两板之间加上如图乙所示的交变电流,其中;紧靠B板的偏转电压也等于,板长为L两极板间距为d,距偏转极板右端处垂直放置很大的荧光屏PQ,不计电子的重力和它们之间的相互作用,电子在电容器中的运动时间可以忽略不计。

(1)试求在0~kT与kT~T时间内射出B板电子的速度各是多大?

(2)在0~T时间内,荧光屏上有两个位置会发光,试求这两个发光点之间的距离。(结果又L、d表示)

 

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(2017·湖北黄冈黄冈中学高三限时训)如图甲所示,真空中水平放置的相距为d的平行金属板板长为L,两板上加有恒定电压后,板间可视为匀强电场。在t=0时,将图乙中所示的交变电压加在两板上,这时恰有一个质量为m、电荷量为q的带电粒子从两板正中间以速度v0水平飞入电场.若此粒子离开电场时恰能以平行于两板的速度飞出(粒子重力不计),求:

(1)两板上所加交变电压的频率应满足的条件;

(2)该交变电压的取值范围。

 

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