有一种电子仪器叫作示波器,可以用来观察电信号随时间变化的情况。示波器的核心部件是示波管,图甲是它的原理图。在偏转电极YY′上加上图乙所示的扫描电压,偏转电极XX′之间没有加电压,此时示波管的原理图简化成如图丙所示。电子从灯丝K发出(初速度可忽略不计),经灯丝与A板间的电压U1加速,从A板中心孔沿中心线KO(O为荧光屏的中心)射出,然后进入两块平行金属板M、N形成的YY′偏转电场中。电子进入金属板M、N间时的速度与电场方向垂直,电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P点(图中未画出)。已知M、N两板间的最大电压为U2,两板间的距离为d,板长为l1,荧光屏到MN极板右端距离为l2。电子的质量为m,电荷量为e,不考虑电子受到的重力及电子间相互作用力的影响。

(1)求电子穿过A板时速度的大小;
(2)每个电子穿过偏转电场的时间极短,可以认为这个过程中两极板间的电压是不变的,偏转电场可看作匀强电场。在t=0.15s时刻进入偏转电场的电子打在屏上P位置,求OP长;
(3)分析物理量的数量级,是解决物理问题的常用方法。在解决第(2)问时忽略了每个电子穿过电场过程中两极板间电压的变化,请结合下列数据分析说明其原因。已知l1=4.0×10-2m,电子的比荷em=1.76×1011C/kg,U1=1375V。

e
m
=
1
.
76
×
1
0
11
【答案】(1)电子穿过A板时速度的大小为;
(2)在t=0.15s时刻进入偏转电场的电子打在屏上P位置,OP长为;
(3)电子穿过平行板的时间t≈1.82×10-9s≪T,因此可以认为电子穿过平行板时两板间的电压是不变的。
2
e
U
1
m
(2)在t=0.15s时刻进入偏转电场的电子打在屏上P位置,OP长为
U
2
l
1
(
l
1
+
2
l
2
)
8
d
U
1
(3)电子穿过平行板的时间t≈1.82×10-9s≪T,因此可以认为电子穿过平行板时两板间的电压是不变的。
【解答】
【点评】
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