Question

从阴极K发射的电子经电势差U₀=5000V的阳极加速后，沿平行于板面的方向从中央射入两块长L₁=10cm、间距d=4cm的平行金属板A、B之间，在离金属板边缘L₂=75cm处放置一个直径D=20cm、带有纪录纸的圆筒。整个装置放在真空内，电子发射时的初速度不计，如图6所示，若在金属板上加一U =1000cos2πt V的交流电压，并使圆筒绕中心轴按图示方向以n=2r/s匀速转动，分析电子在纪录纸上的轨迹形状并画出从t=0开始的1s内所纪录到的图形

。

Answer 1

m

解析:

对电子的加速过程，由动能定理得：

eU₀=mv₀²

得电子加速后的速度    v₀==4.2×10⁷m/s

电子进入偏转电场后，由于在其中运动的时间极短，可以忽略运动期间偏转电压的变化，认为电场是稳定的，因此电子做类平抛的运动。如图7所示。

交流电压在A、B两板间产生的电场强度      V/m

电子飞离金属板时的偏转距离  

电子飞离金属板时的竖直速度  

电子从飞离金属板到到达圆筒时的偏转距离  

所以在纸筒上的落点对入射方向的总偏转距离为

m

可见，在纪录纸上的点在竖直方向上以振幅0.20m、周期T=1s做简谐运动。因为圆筒每秒转2周，故转一周在纸上留下的是前半个余弦图形，接着的一周中，留下后半个图形，合起来，1s内，在纸上的图形如图8所示。