图1是电子束加工工件的示意图,电子枪产生热电子后被高压电源加速,经聚焦系统会聚成很细的电子束,打在工件上产生高压力和强能量,对工件进行加工。图2是电子加速系统,
K是与金属板
M距离很近的灯丝,电源
EA给
K加热可以产生初速度不计的热电子,
N为金属网,
M、
N接在输出电压恒为
U的高压电源
EB上,
M、
N之间的电场近似为匀强电场。系统放置在真空环境中,通过控制系统排走工件上的多余电子,保证
N与工件之间无电压。正常工作时,若单位时间内从
K发出的电子数为
n,经
M、
N之间的电场加速后大多数电子从金属网
N的小孔射出,少部分电子打到金属网丝上被吸收,从而形成回路电流,电流表的示数稳定为
I.已知电子的质量为
m、电量大小为
e,不计电子所受的重力和电子之间的相互作用。求:

(1)单位时间内被金属网
N吸收的电子数
n′;若金属网
N吸收电子的动能全部转化为内能,则其发热功率
P为多少;
(2)电子在聚焦时运动方向改变很小,可认为垂直打到工件上时的速度与从
N中射出时的速度相同,并假设电子打在工件上被工件全部吸收不反弹。求电子束打到工件表面时对工件的作用力
F大小;并说明为增大这个作用力,可采取的合理可行的措施(至少说出两点方法);
(3)已知
MN两板间的距离为
d,设在两板之间与
M相距
x到
x+△
x的空间内(△
x足够小)电子数为△
N,求

与
x的关系式。