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如图(甲)为电视机中显像管的原理示意图,电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子,这些电子再经加速电场加速后,从O点进入由磁偏转线圈产生的偏转磁场中,经过偏转磁场后打到荧光屏MN上,使荧光屏发出荧光形成图象,不计逸出电子的初速度和重力.已知电子的质量为m、电荷量为e,加速电场的电压为U0,假设偏转线圈产生的磁场分布在边长为L的正方形区域abcd内,磁场方向垂直纸面,且磁感应强度随时间的变化规律如图(乙)所示.在每个周期内磁感应强度都是从-B0均匀变化到B0.磁场区域的精英家教网左边界的中点与O点重合,ab边与OO′平行,右边界bc与荧光屏之间的距离为s.由于磁场区域较小,电子速度很大,通过磁场时间t远小于磁场变化周期T,不计电子之间的相互作用.
(1)若电视机工作中由于故障而导致偏转线圈中电流突然消失(其它部分工作正常),在荧光屏中心形成亮斑.设所有电子垂直打在荧光屏上之后,全部被荧光屏吸收,且电子流形成的电流为I,求荧光屏所受平均作用力F大小;(用I、U、e、m表示)
(2)为使所有的电子都能从磁场的bc边射出,求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值B0
(3)荧光屏上亮线的最大长度是多少.(假设电子不会打在荧光屏之外)
分析:(1)根据动能定理、动量定理与电流表达式,即可求解;
(2)根据几何关系与牛顿第二定律,由洛伦兹力提供向心力,即可求解;
(3)根据运动轨迹的几何关系,结合位移关系,即可求解.
解答:精英家教网解:(1)由动能定理得:eU=
1
2
mv2 
设时间t内有N个电子打在荧光屏上,则有I=
Ne
t

根据动量定理知:Ft=Nmv-0  
由上三式得:F=I
2mU0
e

(2)当磁感应强度为B0或-B0时(垂直于纸面向外为正方向),电子刚好从b点或c点射出,设此时圆周的半径为R,如图所示.
根据几何关系有:R2=l2+(R-
L
2
)2

解得:R=
5
4
L  
电子在磁场中运动,洛仑兹力提供向心力,
因此有:evB0=m
v2
R

解得:B0=
4
5L
2mU
e

(3)设电子偏离原来方向的角度为α,
根据几何关系可知:tanα=
4
3

设电子打在荧光屏上离O′点的最大距离为d,则d=
L
2
+s?tanα=
L
2
+
4
3
s

由于偏转磁场的方向随时间变化,根据对称性可知,荧光屏上的亮线最大长度为:D=2d=l+
8
3
s

答:(1)荧光屏所受平均作用力:F=I
2mU0
e

(2)为使所有的电子都能从磁场的bc边射出,求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值:B0=
4
5L
2mU
e

(3)荧光屏上亮线的最大长度是L+
8
3
s
点评:考查动能定理、动量定理与牛顿第二定律等规律的理解,掌握几何关系的应用,同时画出正确的运动轨迹.
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图(甲)所示为电视机中显像管的原理示意图,电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子,这些电子再经加速电场加速后,从O点进入偏转磁场中,经过偏转磁场后打到荧光屏MN上,使荧光屏发出荧光形成图象,不计逸出电子的初速度和重力.已知电子的质量为m、电荷量为e,加速电场的电压为U,偏转线圈产生的磁场分布在边长为l的正方形abcd区域内,磁场方向垂直纸面,且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示.在每个周期内磁感应强度都是从-B0均匀变化到B0.磁场区域的左边界的中点与O点重合,ab边与OO′平行,右边界bc与荧光屏之间的距离为s.由于磁场区域较小,且电子运动的速度很大,所以在每个电子通过磁场区域的过程中,可认为磁感应强度不变,即为匀强磁场,不计电子之间的相互作用.

(1)求电子射出加速电场时的速度大小
(2)为使所有的电子都能从磁场的bc边射出,求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值B0
(3)荧光屏上亮线的最大长度是多少.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图甲所示为电视机中的显像管的原理示意图,电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子,这些电子再经加速电场加速后,从O点进入由磁偏转线圈产生的偏转磁场中,经过偏转磁场后打到荧光屏MN上,使荧光屏发出荧光形成图像,不计逸出的电子的初速度和重力。已知电子的质量为m、电荷量为e,加速电场的电压为U,偏转线圈产生的磁场分布在边长为l的正方形abcd区域内,磁场方向垂直纸面,且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。在每个周期内磁感应强度都是从-B0均匀变化到B0。磁场区域的左边界的中点与O点重合,ab边与OO′平行,右边界bc与荧光屏之间的距离为s。由于磁场区域较小,且电子运动的速度很大,所以在每个电子通过磁场区域的过程中,可认为磁感应强度不变,即为匀强磁场,不计电子之间的相互作用。

(1)求电子射出电场时的速度大小。

(2)为使所有的电子都能从磁场的bc边射出,求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值。

(3)所有的电子都能从磁场的bc边射出时,荧光屏上亮线的最大长度是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图(甲)为电视机中显像管的原理示意图,电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子,这些电子再经加速电场加速后,从O点进入由磁偏转线圈产生的偏转磁场中,经过偏转磁场后打到荧光屏MN上,使荧光屏发出荧光形成图象,不计逸出电子的初速度和重力.已知电子的质量为m、电荷量为e,加速电场的电压为U0,假设偏转线圈产生的磁场分布在边长为L的正方形区域abcd内,磁场方向垂直纸面,且磁感应强度随时间的变化规律如图(乙)所示.在每个周期内磁感应强度都是从-B0均匀变化到B0.磁场区域的
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左边界的中点与O点重合,ab边与OO′平行,右边界bc与荧光屏之间的距离为s.由于磁场区域较小,电子速度很大,通过磁场时间t远小于磁场变化周期T,不计电子之间的相互作用.
(1)若电视机工作中由于故障而导致偏转线圈中电流突然消失(其它部分工作正常),在荧光屏中心形成亮斑.设所有电子垂直打在荧光屏上之后,全部被荧光屏吸收,且电子流形成的电流为I,求荧光屏所受平均作用力F大小;(用I、U、e、m表示)
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(3)荧光屏上亮线的最大长度是多少.(假设电子不会打在荧光屏之外)

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科目:高中物理 来源:2007年江苏省宿迁市高考物理二模试卷(解析版) 题型:解答题

如图(甲)为电视机中显像管的原理示意图,电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子,这些电子再经加速电场加速后,从O点进入由磁偏转线圈产生的偏转磁场中,经过偏转磁场后打到荧光屏MN上,使荧光屏发出荧光形成图象,不计逸出电子的初速度和重力.已知电子的质量为m、电荷量为e,加速电场的电压为U,假设偏转线圈产生的磁场分布在边长为L的正方形区域abcd内,磁场方向垂直纸面,且磁感应强度随时间的变化规律如图(乙)所示.在每个周期内磁感应强度都是从-B均匀变化到B.磁场区域的左边界的中点与O点重合,ab边与OO′平行,右边界bc与荧光屏之间的距离为s.由于磁场区域较小,电子速度很大,通过磁场时间t远小于磁场变化周期T,不计电子之间的相互作用.
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