如图所示,电源电动势为E=100V,内阻不计,R1、R2、R4的阻值均为300Ω,R3为可变电阻.C为一水平放置的平行板电容器,虚线到两极板距离相等且通过竖直放置的荧光屏中心,极板长为L=8cm,板间距离为d=1cm,右端到荧光屏距离为s=20cm,荧光屏直径为D=5cm.有一细电子束沿图中虚线以E0=9.6×102eV的动能连续不断地向右射入平行板电容器.已知电子电量e=1.6×1019C.要使电子都能打在荧光屏上,变阻器R3的取值范围多大?
电子穿过电容器过程中,在水平方向上做匀速运动 l=v0t①
在竖直方向上做匀加速直线运动 y1=
at2②1 2
v⊥=at ③
a=
④eU md
电子穿过平行板电容器时,速度方向偏转θ角,tanθ=
⑤U⊥ V0
电子打在荧光屏上偏离中心O的位移,y=y1+s•tanθ
由上述①~⑥方程得:y=(1+
)y12s L
当y1=
d时,代入数据求得:y=3m>1 2
⑦D 2
故使电子打在荧光屏上,应满足y≤
阶段 D 2
联立①~⑦方程,U≤2DdE0 e(l+2s)l
代入数据求得,A、B间电压U≤25V
(1)当UAB=25V时,UAB=
R2-E R1+R2
R4=25VE R3+R4
代入数据得:R3=900Ω
(2)当UBA=25V时,UAB=
R4-E R3+R4
R2=25VE R1+R2
代入数据得:R3=100Ω
综述:100Ω≤R3≤900Ω