如圖所示的裝置放置在真空中,熾熱的金屬絲可以發*電子,金屬絲和豎直金屬板之間加以電壓U1=2500V,發*出的...
問題詳情:
如圖所示的裝置放置在真空中,熾熱的金屬絲可以發*電子,金屬絲和豎直金屬板之間加以電壓U1=2500V,發*出的電子被加速後,從金屬板上的小孔S*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*出的電子恰能沿平行於板面的方向由極板左端中間位置*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*入偏轉電場時的動能Ek;
(2)電子*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.
【回答】
解:(1)電荷量為e的電子從金屬絲移動到金屬板,兩處的電勢差為U1,電勢能的減少量是eU1,減少的電勢能全部轉化為電子的動能,所以:
eU1=Ek
解得:
Ek=eU1=1.6×10﹣19×2500=4×10﹣16J
(2)電子在垂直於板面的方向受到靜電力,由於電場不隨時間改變,而且是勻強電場,所以整個運動過程中在垂直於板面的方向上加速度是不變的,做勻加速直線運動,加速度是:
a==
電子*出電場時,在垂直於板面方向偏移的距離為:
y=
其中t為飛行時間,由於電子在平行於板面的方向不受力,所以這個方向上做勻速運動,由 l=v0t可求得:
t=
將a和t代入y的表達式中,得到:
y=
將Ek=代入得:
y=
代入數值後,得:
y==0.0036m=0.36cm
即電子*出電場時沿垂直於板面方向偏移的距離0.36cm;
(3)電子在偏轉電場運動的過程中電場力對它所做的功為:
W=qEy==5.76×10﹣18J
答:(1)電子*入偏轉電場時的動能為4×10﹣16J;
(2)電子*出偏轉電場時在豎直方向上的側移量y為0.36cm;
(3)電子在偏轉電場運動的過程中電場力對它所做的功W為5.76×10﹣18J.[來源:]
知識點:帶電粒子在電場中的運動
題型:計算題
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