Question

如圖17所示的裝置放置在真空中，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子，金屬絲和豎直金屬板之間加以電壓U1=2500V，發(fā)射出的電子被加速后，從金屬板上的小孔S射出。裝置右側(cè)有兩個(gè)相同的平行金屬極板水平正對(duì)放置，板長(zhǎng)l=6.0cm，相距d=2cm，兩極板間加以電壓U2=200V的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。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(zhuǎn)電場(chǎng)。已知電子的電荷量e=1.6×10-19C，電子的質(zhì)量m=0.9×10-30kg，設(shè)電子剛離開(kāi)金屬絲時(shí)的速度為0，忽略金屬極板邊緣對(duì)電場(chǎng)的影響，不計(jì)電子受到的重力。求：

（1）電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能Ek；

（2）電子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)在豎直方向上的側(cè)移量y；

（3）電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)它所做的功W。

Answer 1

解：

（1）電子在加速電場(chǎng)中，根據(jù)動(dòng)能定理eU1=Ek

解得Ek =4.0×10-16J                       （2分）

（2）設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t

    電子在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，由l= v1t，解得 t=

電子在豎直方向受電場(chǎng)力 F=e

電子在豎直方向做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，設(shè)其加速度為a

依據(jù)牛頓第二定律 e=ma，解得a=                    （1分）

電子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)在豎直方向上的側(cè)移量 y==      （1分）

      解得 y=0.36cm                                              （1分）

（3）電子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的位置與射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)位置的電勢(shì)差 U=（1分）

    電場(chǎng)力所做的功W=eU                                        （1分）

    解得W=5.76×10-18J                                          （1分）