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