Question

【題目】如圖所示的裝置放置在真空中，熾熱的金屬絲可以發射電子，金屬絲和豎直金屬板之間加一電壓U1＝2500V，發射出的電子被加速后，從金屬板上的小孔S射出。裝置右側有兩個相同的平行金屬極板水平正對放置，板長l＝6.0cm，相距d＝2cm，兩極板間加以電壓U2＝200V的偏轉電場。從小孔S射出的電子恰能沿平行于板面的方向由極板左端中間位置射入偏轉電場。已知電子的電荷量e＝1.6×10－19C，電子的質量m＝0.9×10－30kg，設電子剛離開金屬絲時的速度為0，忽略金屬極板邊緣對電場的影響，不計電子受到的重力。求：

(1)電子射入偏轉電場時的動能Ek？

(2)電子射出偏轉電場時在豎直方向上的側移量y？

(3)電子在偏轉電場運動的過程中電場力對它所做的功W？

Answer 1

【答案】(1) Ek=4.0×10-16J (2)y=0.36cm (3)W=5.76×10－18J

【解析】

(1)電子加速過程中只有電場力做功，由動能定理可得

(2)電子在偏轉電場時做類平拋運動，水平方向做勻速直線運動

豎直方向做勻加速運動，由牛頓第二定律可得

由勻加速位移公式可得

聯立解得：

y=0.36cm

(3)電場力為恒力，由做功公式可得

代入數值可得

W=5.76×10－18J