问题
计算题
一束初速不计的电子流在经U =5000V的加速电压加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示,若板间距离d =1.0cm,板长l =5.0cm,那么:
(1)要使电子能从平行板间飞出,两个极板上最多能加多大电压?
(2)若在偏转电场右侧距极板L =2.5 cm处放置一半径R =0..5 cm的光屏(中线过光屏中心且与光屏垂直 ),要使电子能从平行板间飞出,且打到光屏上,则两个极板上最多能加多大电压?
答案
解:(1)在加速电压一定时,偏转电压U′越大,电子在极板间的偏转距离就越大。当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出,此时的偏转电压,即为题目要求的最大电压。加速过程,由动能定理得:
①
进入偏转电场,电子在平行于板面的方向上作匀速运动:l=v0t ②
在垂直于板面的方向上作匀加速直线运动,加速度: ③
偏转距离: ④
能飞出的条件为: ⑤
解①~⑤式得:V
即要使电子能飞出,所加电压最大为400V
(2)设此时电场内的偏移量为Y,则由几何关系得:
(l/2)/(l/2+L)=y/R ①
又因 ②
③
解得:U'=200V
即加在两极板上的电压最大不得超过200V