Question

圖1中B為電源，電動勢，內阻不計。固定電阻，R₂為光敏電阻。C為平行板電容器，虛線到兩極板距離相等，極板長，兩極板的間距。S為屏，與極板垂直，到極板的距離。P為一圓盤，由形狀相同、透光率不同的三個扇形a、b和c構成，它可繞軸轉動。當細光束通過扇形a、b、c照射光敏電阻R₂時，R₂的阻值分別為1000Ω、2000Ω、4500Ω。有一細電子束沿圖中虛線以速度連續不斷地射入C。已知電子電量，電子，電子質量。忽略細光束的寬度、電容器的充電放電時間及電子所受的重力。假設照在R₂上的光強發生變化時R₂阻值立即有相應的改變。

（1）設圓盤不轉動，細光束通過b照射到R₂上，求電子到達屏S上時，它離O點的距離y。（計算結果保留二位有效數字）。

（2）設轉盤按圖1中箭頭方向勻速轉動，每3秒轉一圈。取光束照在a、b分界處時t=0，試在圖2給出的坐標紙上，畫出電子到達屏S上時，它離O點的距離y隨時間t的變化圖線（0—6s間）。要求在y軸上標出圖線最高點與最低點的值。（不要求寫出計算過程，只按畫出的圖線評分。）

Answer 1

（1）設電容器C兩板間的電壓為U，電場強度大小為E，電子在極板間穿行時y方向上的加速度大小為a , 穿過C的時間為t₁，穿出時電子偏轉的距離為y₁ ,

U=     E=     eE=ma     t₁=     y₁=at₁²

由以上各式得y₁=()      代人數據得    y₁=4.8×10^-3m

由此可見y₁＜d，電子可通過C。

設電子從C穿出時，沿y 方向的速度為v_y，穿出后到達屏S所經歷的時間為t₂，在此時間內電子在y 方向移動的距離為y₂，

v_y=at   t₂=  y₂=v_yt₂

由以上有關各式得y₂=()     代人數據得  y₂=1.92×10^-2m

由題意  y = y₁＋y₂=2.4×10^-2m 。

( 2 ）如圖所示。