Question

17.如圖所示，M、N為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板，S₁、S₂為板上正對的小孔，N板右側有兩個寬度均為d的勻強磁場區域，磁感應強度大小均為B，方向分別垂直于紙面向外和向里，磁場區域右側有一個熒光屏，取屏上與S₁、S₂共線的O點為原點，向上為正方向建立x軸。M板左側電子槍發射出的熱電子經小孔S₁進入兩板間，電子的質量為m，電荷量為e，初速度可以忽略。

（1）當兩板間電勢差為U₀時，求從小孔S₂射出的電子的速度v₀。

（2）求兩金屬板間電勢差U在什么范圍內，電子不能穿過磁場區域而打到熒光屏上。

（3）若電子能夠穿過磁場區域而打到熒光屏上，試在答題卡的圖上定性地畫出電子運動的軌跡。

（4）求電子打到熒光屏上的位置坐標x和金屬板間電勢差U的函數關系。

Answer 1

17.答案：（1）v₀=

（2）U＜

（3）見解析

（4）x=（－（U≥）

解析：（1）根據動能定理，得

eU₀=

由此即可解得

v₀=

（2）欲使電子不能穿過磁場區域而打到熒光屏上，應有

r=

而

eU=

由此即可解得

U<

（3）電子穿過磁場區域而打到熒光屏上時運動的軌跡如圖所示

（4）若電子在磁場區域做圓周運動的軌道半徑為r，穿過磁場區域打到熒光屏上的位置坐標為x，則由（3）中的軌跡圖可得

x=2r-2

注意到

r=和eU=mv²

所以，電子打到熒光屏上的位置坐標x和金屬板間電勢差U的函數關系為

x=