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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。求:

(1)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。
(2)若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?

(1) (2)

解析试题分析:(1)当偏转线圈产生磁场的磁感应强度最大为B0时,电子恰好从b点射出。
电子先经过加速电场加速,由动能定理:

然后,电子在磁场中发生偏转,洛仑兹力提供圆周运动向心力:

由几何关系可知,此时电子做圆周运动的半径为:

∴偏转线圈产生磁场的最大磁感应强度:
(2)电子从偏转磁场射出后做匀速直线运动,当它恰好从b点射出时,对应屏幕上的亮点离O’最远。
此时,电子的速度偏转角满足:
∴电子在荧光屏上亮线的最大长度:
考点:带电粒子在加速电场和匀强磁场中的运动

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(12分)如图所示,水平放置的两块长直平行金属板a、b相距为d,b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场.今有一质量为m、电荷量为+q的带电粒子(不计重力),从a板左端贴近a板处以大小为v0的初速度水平射入板间,在匀强电场作用下,刚好从b板的狭缝P处穿出,穿出时的速度方向与b板所成的夹角为θ=30°,之后进入匀强磁场做圆周运动,最后粒子碰到b板的Q点(图中未画出)。求:

(1)a、b板之间匀强电场的电场强度E和狭缝P与b板左端的距离。
(2)P、Q两点之间的距离L.

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,在两条平行的虚线间存在着宽度为L、电场强度为E的匀强电场,在与右侧虚线相距为L处有一个与电场平行的屏.现有一电荷量为+q、质量为m的带电粒子(重力不计),以垂直于电场线方向的初速度v0射入电场中,v0方向的延长线与屏的交点为O.试求:

(1)粒子从射入到打到屏上所用的时间;
(2)粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值;
(3)粒子打在屏上的点P到O距离y.

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(6分).匀强电场中,将一电荷量为2×10-5C的负电荷由A点移到B点,其电势能增加了0.1J,已知A、B两点间距为2cm,两点连线与电场方向成60°角,如图所示,问:

(1)在电荷由A移到B的过程中,电场力做了多少功?
(2)A、B两点间的电势差为多少?
(3)该匀强电场的电场强度为多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(9分)如图所示,水平放置的平行板电容器,原来两板不带电,上极板接地,极板长L=0.1m,两板间距离d=0.4cm,有一束由相同微粒组成的带正电粒子流,以相同的初速度V0从两板中央依次水平射入(每隔0.1s射入一个微粒),由于重力作用微粒能落到下板,已知微粒质量m=2×10-6kg,电量q=l×10-8C,电容器电容C=l×10-6F。取g=10m/s2,整个装置处在真空中。求:

(1)第一颗微粒落在下板离端点A距离为的O点,微粒射人的初速度V0应为多大? 
(2)以上述速度V0射入的带电微粒最多能有多少个落在下极板上?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

质量为m、电荷量为q的带负电粒子自静止开始释放,经M、N板间的电场加速后,从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中,该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L,如图所示.已知M、N两板间的电压为U,粒子的重力不计.求:匀强磁场的磁感应强度B.

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

一初速度为零的带电粒子从A板处经电压为U=4.0×103V的匀强电场加速后,到B板处获得5.0×103m/s的速度,粒子通过加速电场的时间t=1.0×10-4s,不计重力作用,

(1)带电粒子的比荷为多大?
(2)匀强电场的场强为多大?
(3)粒子通过电场过程中的位移为多

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,两块竖直放置的导体板间存在水平向左的匀强电场,板间距离为。有一带电量为、质量为的小球(可视为质点)以水平速度从A孔进入匀强电场,且恰好没有与右板相碰,小球最后从B孔离开匀强电场,若A、B两孔的距离为,重力加速度为,求:

(1)两板间的电场强度大小;
(2)小球从A孔进入电场时的速度;
(3)从小球进入电场到其速度达到最小值,小球电势能的变化量为多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(10分)如图,质量为m、电量为 e的电子,从A点以速度v0垂直场强方向射入匀强电场中,从B点射出电场时的速度方向与电场线成120o角,问A、B两点间的电势差是多少?

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