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  • 电视机的显像管中电子束的偏转是应用磁偏转技术实现的。如图\(1\)所示为显像管的原理示意图。显像管中有一个电子枪,工作时阴极发射的电子\((\)速度很小,可视为零\()\)经过加速电场加速后,穿过以\(O\)点为圆心、半径为\(r\)的圆形磁场区域\((\)磁场方向垂直于纸面\()\),撞击到荧光屏上使荧光屏发光。已知电子质量为\(m\)、电荷量为\(e\),加速电场的电压为\(U\),在没有磁场时电子束通过\(O\)点打在荧光屏正中央的\(M\)点,\(OM\)间距离为\(s\)。电子所受的重力、电子间的相互作用力均可忽略不计,也不考虑磁场变化所激发的电场对电子束的作用。由于电子经过加速电场后速度很大,同一电子在穿过磁场的过程中可认为磁场不变。

    \((1)\)求电子束经偏转磁场后打到荧光屏上时的速率;

    \((2)\)若磁感应强度随时间变化关系如图\(2\)所示,其中\(B_{0}= \dfrac{1}{3r} \sqrt{ \dfrac{6mU}{e}}\),求电子束打在荧光屏上发光所形成的“亮线”长度;

    \((3)\)若其他条件不变,只撤去磁场,利用电场使电子束发生偏转。把正弦交变电压加在一对水平放置的矩形平行板电极上,板间区域有边界理想的匀强电场。电场中心仍位于\(O\)点,电场方向垂直于\(OM\)。为了使电子束打在荧光屏上发光所形成的“亮线”长度与\((2)\)中相同,问:极板间正弦交变电压的最大值\(U_{m}\)、极板长度\(L\)、极板间距离\(d\)之间需要满足什么关系?\((\)由于电子的速度很大,交变电压周期较大,同一电子穿过电场的过程可认为电场没有变化,是稳定的匀强电场。\()\)

    【考点】带电粒子在复合场中的运动,平行板电容器,牛顿第二定律,洛伦兹力,带电粒子在电场中的加速,带电粒子在有界磁场中的运动,向心力,带电粒子在电场中的偏转,动能定理
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    难度:较难
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