23.示波管是示波器的核心部分.它主要由电子枪.偏转系统和荧光屏三部分组成.如图14甲所示.电子枪具有释放出电子并使电子聚集成束以及加速的作用,偏转系统使电子束发生偏转,电子束打在荧光屏形成光迹.这三部分均封装于真空玻璃壳中.已知电子的电荷量e=1.6×10-19 C.质量m=0.91×10-30 kg.电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计.不考虑相对论效应. (1)电子枪的三级加速可以简化为如图14乙所示的加速电场.若从阴极逸出电子的初速度可忽略不计.要使电子被加速后的动能达到1.6×10-16J.求加速电压U0为多大, (2)电子被加速后进入偏转系统.若只考虑电子沿Y方向的偏转情况.偏转系统可以简化为如图14丙所示的偏转电场.偏转电极的极板长l=4.0 cm.两板间距离d=1.0 cm.极板右端与荧光屏的距离L=18 cm.当在偏转电极U上加u=480 sin100πt V的正弦交变电压时.如果电子进入偏转系统的初速度v0=3.0×107 m/s.求电子打在荧光屏上产生亮线的最大长度, (3)如图14甲所示.电子枪中灯丝用来加热阴极.使阴极发射电子.控制栅极的电势比阴极低.调节阴极与控制栅极之间的电压.可控制通过栅极电子的数量.现要使电子打在荧光屏上电子的数量增加.应如何调节阴极与控制栅极之间的电压. 电子枪中A1.A2和A3三个阳极除了对电子加速外.还共同完成对电子束的聚焦作用.其中聚焦的电场可简化为如图14丁所示的电场.图中的虚线是该电场的等势线.请说明聚焦电场如何实现对电子束的聚焦作用. 解析:23. (1)对于电子通过加速电场的过程.根据动能定理有 eU0=Ek --------3分 解得U0==1.0×103 V-----------------------1分 (2)由u=480sin100πt V.可知偏转电场变化的周期T=.而t=.因T>>t.可见每个电子通过偏转电场的过程中.电场可视为稳定的匀强电场. 设偏转电场电压为U1时.电子刚好飞出偏转电场.此时电子沿电场方向的位移为d/2. 根据牛顿定律和运动学公式有 .解得=320V. 所以.为使电子能打在荧光屏上.所加偏转电压应小于320V.--------1分 当加在偏转电极上的偏转电压为u=480sin100πt V时.且电子刚好飞出偏转电场.电子沿电场方向的最大位移恰为d/2.-----------------------3分 设电子射出偏转电场的速度与初速度方向的最大夹角为θ.则tanθ==0.25 电子打在荧光屏上的最大偏移量- --------3分 由对称性可得电子打在荧光屏产生亮线的最大长度为- -----3分 (3)现要使打在荧光屏上电子数目增加.应将阴极与控制栅极之间的电压调低.------------------------2分 聚焦电场如图所示.由力和运动的关系可知:电子在沿示波管中心轴线所受电场力与电子沿此方向速度相反.电子沿示波管中心轴线方向做减速运动,电子在垂直波管中心轴线方向受电场力指向中心轴线.在此方向电子做加速运动.由对称性可知电子束有向着中心会聚的特点.适当调节电场可以使电子束聚焦在中心轴线上一点.因此这样的电场分布将对射入的发散的电子束有会聚作用. -----------------------------------2分 (说明:答出在垂直示波管中心轴线方向受电场力指向中心轴即可得2分) 查看更多

 

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(2010?海淀区一模)示波管是示波器的核心部分,它主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成,如图甲所示.电子枪具有释放出电子并使电子聚集成束以及加速的作用;偏转系统使电子束发生偏转;电子束打在荧光屏形成光迹.这三部分均封装于真空玻璃壳中.已知电子的电荷量e=1.6×10-19 C,质量m=0.91×10-30 kg,电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计,不考虑相对论效应.
(1)电子枪的三级加速可以简化为如图乙所示的加速电场,若从阴极逸出电子的初速度可忽略不计,要使电子被加速后的动能达到1.6×10-16J,求加速电压U0为多大;
(2)电子被加速后进入偏转系统,若只考虑电子沿Y(竖直)方向的偏转情况,偏转系统可以简化为如图丙所示的偏转电场.偏转电极的极板长l=4.0cm,两板间距离d=1.0cm,极板右端与荧光屏的距离L=18cm,当在偏转电极U上加u=480sin100πt V的正弦交变电压时,如果电子进入偏转系统的初速度v0=3.0×107 m/s,求电子打在荧光屏上产生亮线的最大长度;
(3)如图甲所示,电子枪中灯丝用来加热阴极,使阴极发射电子.控制栅极的电势比阴极低,调节阴极与控制栅极之间的电压,可控制通过栅极电子的数量.现要使电子打在荧光屏上电子的数量增加,应如何调节阴极与控制栅极之间的电压.
电子枪中A1、A2和A3三个阳极除了对电子加速外,还共同完成对电子束的聚焦作用,其中聚焦的电场可简化为如图丁所示的电场,图中的虚线是该电场的等势线.请说明聚焦电场如何实现对电子束的聚焦作用.

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