(10分)在真空中速度为u=6.4×107米/秒的电子束连续地射入两平行极板之间.极板长度为L=8.0×10-2米,间距为d=5.0×10-3米.两极板不带电时,电子束将沿两极板之间的中线通过.在两极板上加一50赫兹的交变电压V=V0sinωt,如果所加电压的最大值V0超过某一值Vc时,将开始出现以下现象:电子束有时能通过两极板;有时间断,不能通过.
(1)求Vc的大小.
(2)求V0为何值才能使通过的时间(△t)通跟间断的时间(△t)断之比为(△t)通∶(△t)断=2∶1.
(10分)在真空中速度为u=6.4×107米/秒的电子束连续地射入两平行极板之间.极板长度为L=8.0×10-2米,间距为d=5.0×10-3米.两极板不带电时,电子束将沿两极板之间的中线通过.在两极板上加一50赫兹的交变电压V=V0sinωt,如果所加电压的最大值V0超过某一值Vc时,将开始出现以下现象:电子束有时能通过两极板;有时间断,不能通过.
(1)求Vc的大小.
(2)求V0为何值才能使通过的时间(△t)通跟间断的时间(△t)断之比为(△t)通∶(△t)断=2∶1.
解析:(1)电子通过平行极板所用的时间10-9秒,交变电压的周期T≈10-2秒,可见
T
因此,电子通过平行极板时,极板间的电压从场强可看作是恒定不变的。
电子进入平行极板中间后,其运动沿水平方向为匀速运动,沿竖直方向为匀加速运动。设电子束刚好不能通过平行极板的电压为Vc,电子经过平行极板的时间为t,所受的电场力为f,则:
由以上三式,可得:
代入数值,得:
Vc=91伏特.
(2)因为(△t)通=2(△t)断,所以:
由此得:
代入数值得:
评分说明:全题10分.(1)5分,(2)5分.
(1)中,列出(a)式和(b)式的,给1分.列出(c)式的,给3分.最后答数正确的再给1分.
没有对电子通过极板的时间和交流电的周期进行分析比较的,不扣分.
(2)中,列出(d)式的,给4分.最后答数正确再给1分.