电视机的显像管实际上是一只阴极射线管.如图是某阴极射线管的主要构造示意图,A、B是加速电场,C、D是偏转磁场,可使电子在水平方向偏转,紧靠着偏转磁场是E、F偏转电场,可以使电子在竖直方向偏转,当C、D和E、F不接电压时,电子枪发射的电子经加速后以v0速度沿水平直线MN垂直打在竖直的荧光屏P的中心O点.若在CD、EF分别加上某恒定电压后,CD两极间形成的匀强磁场的磁感应强度为B=
(L0为一常数),EF两极板间的匀强电场的场强E=mv0 eL0
,电子将打在以荧光屏P的中心O点为原点建立的如图示XOY直角坐标系上的某点Q(x,y).已知:磁场沿MN方向的宽为L1=0.6L0,电场沿MN宽度为L2=0.8L0,电场右边缘到荧光屏的水平距离为d=0.8L0,电子从磁场射出后立即进入电场,且从电场右边界射出,电子质量为m,电量为e.求:m v 20 eL0
(1)加速电场的电压U
(2)Q点的坐标(x,y)
(3)电子打在荧光屏上的速度.
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(1)由eU=
m1 2 v 20
可得:U=m v 20 2e
(2)从上向下看磁场和电场分布如答图1
在磁场中运动的半径R=
=mv0 eB
=L0mv0 e mv0 eL0
设电子经磁场后水平侧移量为x1,偏转角为α,则x1=R-
=L0-R2- L 21
=0.2L0
-(0.6L0)2L 20
tanα=3 4
进入电场以及在电场边界到荧光屏的过程中,水平方向作匀速直线运动,
所以x2=(L2+d)tanα=1.2L0
可得:x=-(x1+x2)=-1.4L0
在电场运动的时间和电场边界到荧光屏的时间相同即t=
=L2 v0cosα
=0.8L0 0.8×v0 L0 v0
在电场中y方向的加速度为a=
=eE m v 20 L0
在电场中y方向的偏移量y1=
at2=1 2 1 2
(v 20 L0
)2=0.5L0L0 v0
y方向的速度为vy=at=v 20 L0
=v0L0 v0
从电场边界到荧光屏过程中电子做匀速运动,
y方向的偏移量:y2=vyt=v0
=L0L0 v0
可得:y=y1+y2=0.5L0+L0=1.5L0
所以Q点的坐标为(-1.4L0,1.5L0)
(3)电子打在荧光屏上的速度为v=
=
+v 20 v 2y
v02
方向为:与水平方向成45°角
答:(1)加速电场的电压U为
;m v 20 2e
(2)Q点的坐标为(-1.4L0,1.5L0);
(3)电子打在荧光屏上的速度大小为
v0,方向为:与水平方向成45°角.2