Question

（19分）如图所示，s为一电子发射枪，可以连续发射电子束，发射出来的电子初速度可视为0，电子经过平行板A、B之间的加速电场加速后，从o点沿x轴正方向进入xoy平面内，在第一象限内沿x、y轴各放一块平面荧光屏，两屏的交点为o，已知在y>0、0<x<a的范围内有垂直纸面向外的匀强磁场，在y>0、x>a的区域有垂直纸面向里的匀强磁场，大小均为B。已知给平行板AB提供直流电压的电源E可以给平行板AB提供0_~U之间的各类数值的电压，现调节电源E的输出电压，从0调到最大值的过程中发现当AB间的电压为U时，x轴上开始出现荧光。（不计电子的重力）试求：

（1）当电源输出电压调至U和U时，进入磁场的电子运动半径之比r₁：r₂

（2）两荧光屏上的发光亮线的范围。

 

Answer 1

【答案】

（1）（2）

【解析】

试题分析：（1）设电子的质量为m，电量为q，经过和U的电压加速后速度分别为v₁和v₂，根据动能定理和牛顿第二定律有：

      ①                （1分）

        ②                （1分）

        ③              （1分）

       ④              （1分）

由①②③④得              （2分）

（2）由题意可知经加速电压为加速的电子打在y轴最高点此时r₁=a：y轴上的发光范围为:0<y≤2a                             (3分)

当加速电压调至后，越过磁场边界的电子与边界线相切打在x轴的x=2a处。 （3分）

当加速电压调至最大值U时，此时飞出的电子打在x轴最远处，此时运动半径

由数学知识可知，    ，

故，O₂  恰好打在x轴上，所以电子垂直打在x轴上：故     （5分）

故在x轴上的发光范围：            （2分）

考点：考查了带电粒子在电磁场中的运动规律的综合应用，难度较大