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精英家教網(wǎng)如圖所示,有一初速度為零的電子(電量為e)經(jīng)電壓U1加速后,進(jìn)入兩塊間距為d、電壓為U2的平行金屬板間.若電子從兩板下中間垂直電場方向射入,且正好從下極板右邊緣穿出電場,不計(jì)電子重力.
求:
(1)電子被加速后進(jìn)入兩平行金屬板的速度V1;
(2)金屬板AB的長度L;
(3)電子穿出電場時的動能Ek
分析:(1)根據(jù)動能定理求出電子加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的速度.
(2)電子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動,根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式,抓住等時性求出金屬板AB的長度.
(3)對全過程運(yùn)用動能定理,求出電子穿出電場時的動能.
解答:解:(1)電子飛離加速電場過程,由動能定理得:
精英家教網(wǎng)
eU0=
1
2
mv12

得:v1=
2eU0
m

(2)電子在兩板間運(yùn)動時間為:t=
L
v1

電子在偏轉(zhuǎn)電場中的加速度為:a=
eU
md

電子在偏轉(zhuǎn)電場中的偏轉(zhuǎn)位移為:y=
1
2
d=
1
2
at2

解得,L=d
2U0
U

(3)由動能定理得:Ek=eU0+e
U
2
=e(U0+
U
2
)

答:(1)電子被加速后進(jìn)入兩平行金屬板的速度v1=
2eU0
m

(2)金屬板AB的長度L=d
2U0
U

(3)電子穿出電場時的動能為e(U0+
U
2
)
點(diǎn)評:解決本題的關(guān)鍵掌握類平拋運(yùn)動的處理方法,將粒子的運(yùn)動分解為沿電場方向和垂直電場方向,在沿電場方向上做勻加速直線運(yùn)動,在垂直電場方向上做勻速直線運(yùn)動,結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式,抓住等時性進(jìn)行求解.
練習(xí)冊系列答案
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(1)粒子初速度大小和有界半圓磁場的半徑.
(2)若撤去磁場B2,則經(jīng)過P點(diǎn)射入電場的粒子從y軸出電場時的坐標(biāo).
(3)若撤去磁場B2,設(shè)粒子進(jìn)入磁場的初速度與x軸的夾角為θ,試寫出粒子打到y(tǒng)軸上的坐標(biāo)與θ的關(guān)系式.

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如圖所示,有一初速度可忽略的電子經(jīng)電壓加速后,進(jìn)入兩塊水平放置、間距為d、電壓為的平行金屬板間,若電子是從兩板正中間水平射入,且恰好能從平行板右端射出,設(shè)電子電量為e。求(1)電子穿出電場時的動能。(2)金屬板的長度。

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同步練習(xí)冊答案
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