如图1所示,真空室中电极K发出的电子(初速不计)经过U 0 =1000V的加速电场后,由小孔S沿两水平金属板A、B间的中

如图1所示,真空室中电极K发出的电子(初速不计)经过U 0 =1000V的加速电场后,由小孔S沿两水平金属板A、B间的中心线射入.A、B板长l=0.20m,相距d=0.020m,加在A、B两板间的电压u随时间t变化的u-t图线如图2所示.设A、B间的电场可看作是均匀的,且两板外无电场.在每个电子通过电场区域的极短时间内,电场可视作恒定的.两板右侧放一记录圆筒,筒在左侧边缘与极板右端距离b=0.15m,筒绕其竖直轴匀速转动,周期T=0.20s,筒的周长s=0.20m,筒能接收到通过A、B板的全部电子.
(1)以t=0时(见图2,此时u=0)电子打到圆筒记录纸上的点作为xy坐标系的原点,并取y轴竖直向上.试计算电子打到记录纸上的最高点的y坐标和x坐标.(不计重力作用)
(2)在给出的坐标纸(图3)上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线.
诗蔓SM 1年前 已收到1个回答 举报

houri1023 幼苗

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(1)计算电子打到记录纸上的最高点的坐标设v 0 为电子沿A、B板的中心线射入
电场时的初速度,则
1
2 m v 0 2 =e U 0 ①
电子在中心线方向的运动为匀速运动,设电子穿过A、B板的时间为t 0 ,则
l=v 0 t 0

电子在垂直A、B板方向的运动为匀加速直线运动对于恰能穿过A、B板的电子,在它通过时加在两板间的电压u c 应满足

1
2 d=
1
2 •
e u c
md t 0 2 ③
联立①、②、③式解得
u c =
2 d 2
l 2 U 0 =20V
此电子从A、B板射出时沿y方向的分速度为 v y =
e u c
md t 0 ④
此后,此电子作匀速直线运动,它打在记录纸上的点最高,设纵坐标为y,由图(1)可得

y-
d
2
b =
v y
v 0 ⑤
由以上各式解得 y=
bd
l +
d
2 =
0.15×0.02
0.2 +
0.02
2 m=0.025m=2.5cm ⑥
从题给的u-t图线可知,加于两板电压u的周期T 0 =0.10秒,u的最大值u m =100伏,因为u C <u m ,在一个周期T 0 内,只有开始的一段时间间隔△t内有电子通过A、B板
△t=
u c
u m T 0 ⑦
因为电子打在记录纸上的最高点不止一个,根据题中关于坐标原点与起始记录时刻的规定,第一个最高点的x坐标为
x 1 =
△t
T s=2cm ⑧
第二个最高点的x坐标为
x 2 =
△t+ T 0
T s=12cm ⑨
第三个最高点的x坐标为
x 3 =
△t+2 T 0
T s=22cm
由于记录筒的周长为20厘米,所以第三个最高点已与第一个最高点重合,即电子打到记录纸上的最高点只有两个,它们的x坐标分别由⑧和⑨表示
(2)电子打到记录纸上所形成的图线,如图(2)所示.

答:(1)电子打到记录纸上的最高点的y坐标为2.5cm,x坐标为2cm或12cm.
(2)如图所示.

1年前

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