题目
在加速电压不变的条件下,偏转距离与偏转电压成正比.A. 正确B. 错误
在加速电压不变的条件下,偏转距离与偏转电压成正比.
A. 正确
B. 错误
题目解答
答案
A. 正确
解析
考查要点:本题主要考查示波管中电子偏转的规律,涉及带电粒子在电场中的运动。
解题核心思路:
在加速电压不变的条件下,电子的初速度由加速电压决定。进入偏转电场后,偏转距离由偏转电场产生的加速度和偏转时间共同决定。通过推导公式,分析偏转距离与偏转电压的关系。
破题关键点:
- 加速电压确定初速度:根据动能定理,加速电压$U$决定电子的初速度$v_0$。
- 偏转时间与水平运动相关:偏转时间由极板长度$L$和初速度$v_0$决定。
- 偏转加速度由偏转电压决定:偏转电场强度$E = \frac{U_y}{d}$,加速度$a = \frac{eU_y}{md}$。
- 公式推导:综合上述因素,推导偏转距离$y$的表达式,验证其与$U_y$的正比关系。
推导过程:
-
确定初速度$v_0$
根据动能定理,加速电压$U$使电子获得的动能为:
$eU = \frac{1}{2}mv_0^2 \implies v_0 = \sqrt{\frac{2eU}{m}}$ -
计算偏转时间$t$
电子在水平方向的速度为$v_0$,极板长度为$L$,则偏转时间为:
$t = \frac{L}{v_0} = \frac{L}{\sqrt{\frac{2eU}{m}}} = L \sqrt{\frac{m}{2eU}}$ -
计算偏转加速度$a$
偏转电场强度$E = \frac{U_y}{d}$,电子所受加速度为:
$a = \frac{eE}{m} = \frac{eU_y}{md}$ -
计算偏转距离$y$
偏转距离为匀加速运动的位移:
$y = \frac{1}{2}a t^2 = \frac{1}{2} \cdot \frac{eU_y}{md} \cdot \left( L \sqrt{\frac{m}{2eU}} \right)^2$
化简得:
$y = \frac{eU_y L^2}{4mUd}$
当$U$、$L$、$d$、$m$、$e$均为定值时,$y \propto U_y$。
结论:偏转距离与偏转电压成正比,选项A正确。