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高中 | 示波管题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第一章 静电场
1.9 带电粒子在电场中的运动
示波管
图($a$)为示波管的部分原理图,电子经加速电压加速后,向右进入水平偏转电极,电极$X$、$X^\prime$间加上图($b$)所示的扫描电压,内部可视为匀强电场(竖直偏转电极未画出)。已知加速电压为$U$,水平偏转电极长$L_{1}$,间距$d$,电极右端到荧光屏距离为$L_{2}$,当扫描电压周期为$T$,峰值为$U_{0}$时,荧光屏上可见一亮点在水平方向上移动。电子比荷为$\dfrac{e}{m}$,不计电子重力及电子间的相互作用力,电子通过水平偏转电极的时间极短。关于扫描过程,下列说法正确的是$(\qquad)$
电子射入偏转电极时的速度大小为$\\sqrt{\\dfrac{eU}{m}}$
","$0\\sim $$\\dfrac{T}{2}$入射的电子有可能打到图($a$)所示亮点$a$的位置
","若要在荧光屏上看到一条水平亮线,应该降低扫描频率
","荧光屏上亮点移动的速度为$\\dfrac{U_{0}L_{1}}{UdT}\\left(\\dfrac{L_{1}}{2}+L_{2}\\right)$
"]$\rm A$.电子在加速电场中,根据动能定理$eU=\dfrac{1}{2}mv_{0}^{2}$
可得,电子射入偏转电极时的速度$v_{0}=\sqrt{\dfrac{2eU}{m}}$
故$\rm A$错误。
$\rm B$.在$0-\dfrac{T}{2}$时间内,扫描电压为正,电子在水平偏转电极间受到沿$X^\prime X$的电场力,会向$X$侧偏转,所以$0-\dfrac{T}{2}$ 入射的电子有可能打到图($a$)所示亮点$a$的位置,故$\rm B$正确。
$\rm C$.在荧光屏上看到一条水平亮线的条件需要减小扫描时间,即提高扫描频率,使得电子在荧光屏上的位置快速变化,由于视觉暂留效应,人眼就会看到一条连续的亮线,而不是降低扫描频率,故$\rm C$错误。
$\rm D$.电子在水平偏转电极间做类平抛运动,水平方向$L_{1}=v_{0}t_{1}$
竖直方向做匀加速直线运动,由牛顿第二定律有$e\dfrac{U_{0}}{d}=ma_{1}$
所以有$y_{1}=\dfrac{1}{2}a_{1}t_{1}^{2}=\dfrac{U_{0}L_{1}^{2}}{4Ud}$
离开偏转电场竖直方向速度为$v_{y}$,有$v_{y}=a_{1}t_{1}$
电子离开偏转电场,做匀速直线运动,水平方向位移$L_{2}=v_{0}t_{2}$
竖直方向有$y_{2}=v_{y}t_{2}=a_{1}t_{1}t_{2}=\dfrac{U_{0}e}{md} \times \dfrac{L_{1}}{v_{0}} \times \dfrac{L_{2}}{v_{0}}=\dfrac{U_{0}L_{1}L_{2}}{2Ud}$
则电子所打位置与$O$之间的距离为$Y=y_{1}+y_{2}=\dfrac{(L_{1}+2L_{2})L_{1}U_{0}}{4dU}$
由题图可知,其偏转电场$U$与时间在$0\sim T$内关系由题图结合数学知识可知为$U=\dfrac{2U_{0}}{T}t-U_{0}$
将其代入,整理有$Y=\dfrac{(L_{1}+2L_{2})L_{1}}{4dU}\left(\dfrac{2U_{0}}{T}t-U_{0}\right)$
由速度的定义可知,其是物体运动的位移与其时间的比值,在数学上的表示即为位移与时间函数的一阶导,可得荧光屏上亮斑移动的速度$v'=\dfrac{U_{0}L_{1}}{UdT}\left(\dfrac{L_{1}}{2}+L_{2}\right)$
故$\rm D$正确。
故选:$\rm BD$。
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