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解答题 适中0.65 引用2 组卷443
利用电场和磁场来控制带电粒子的运动,在现代科学实验和技术设备中有广泛的应用。如图1所示为电子枪的结构示意图,电子从炽热的金属丝发射出来,在金属丝和金属板之间加以电压U0,发射出的电子在真空中加速后,沿电场方向从金属板的小孔穿出做直线运动。已知电子的质量为m,电荷量为e,不计电子重力及电子间的相互作用力。设电子刚刚离开金属丝时的速度为零:
(1)求电子从电子枪中射出时的速度v0的大小;
(2)示波器中的示波管是利用电场来控制带电粒子的运动。如图2所示,Y为间距为d的两个偏转电极,两板长度均为L,极板右侧边缘与屏相距xOO′为两极板间的中线并与屏垂直,O点为电场区域的中心点。从电子枪中射出的电子束沿OO′射入电场中,若两板间不加电场,电子打在屏上的点。为了使电子打在屏上的P点,P相距h,则需要在两极板间加多大的电压U
(3)电视机中显像管的电子束偏转是用磁场来控制的。如图3所示,有一半径为r的圆形区域,圆心a与屏相距lb是屏上的一点,ab与屏垂直。从电子枪中射出的电子束沿ab方向进入圆形区域,若圆形区域内不加磁场时,电子打在屏上的b点。为了使电子打在屏上的c点,cb相距l,则需要在圆形区域内加垂直于纸面的匀强磁场。求这个磁场的磁感应强度B的大小。
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知识点:带电粒子在匀强电场中做类抛体运动的相关计算带电粒子离开匀强电场时方向的反向延长线经过极板中点带电粒子在弧形边界磁场中运动 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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利用电场来控制带电粒子的运动,在现代科学实验和技术设备中有广泛的应用.如图1所示为电子枪的结构示意图,电子从炽热的金属丝中发射出来,在金属丝和金属板之间加一电压U0,发射出的电子在真空中加速后,沿电场方向从金属板的小孔穿出做直线运动.已知电子的质量为m,电荷量为e,不计电子重力及电子间的相互作用力.设电子刚刚离开金属丝时的速度为零.

(1)求电子从金属板小孔穿出时的速度v0的大小;
(2)示波器中的示波管是利用电场来控制带电粒子的运动.如图2所示,YY'为间距为d的两个偏转电极,两板长度均为L,极板右侧边缘与屏相距x,OO'为两极板间的中线并与屏垂直,O点为电场区域的中心点.接(1),从金属板小孔穿出的电子束沿OO'射入电场中,若两板间不加电场,电子打在屏上的O'点.为了使电子打在屏上的P点,PO'相距h,已知电子离开电场时速度方向的反向延长线过O点.则需要在两极板间加多大的电压U;
(3)某电子枪除了加速电子外,同时对电子束还有会聚作用,其原理可简化为图3所示.一球形界面外部空间中各处电势均为φ1,内部各处电势均为φ2φ2>φ1),球心位于z轴上O点.一束靠近z轴且关于z轴对称的电子流以相同的速度v1平行于z轴射入该界面,由于电子只受到法线方向的作用力,其运动方向将发生改变,改变前后能量守恒.
①试推导给出电子进入球形界面后速度大小;
②类比光从空气斜射入水中,水相对于空气的折射率计算方法n,若把上述球形装置称为电子光学聚焦系统,试求该系统球形界面内部相对于外部的折射率.

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