如圖所示,有一電子在A點從靜止開始經(jīng)電壓U0=1.8×103V加速后,進入兩塊間距為d=8cm,電壓為U=900V的兩平行金屬板間,若電子從兩板正中間射入,且恰好能穿出電場,若電子質(zhì)量m=9.0×10-30kg,電量e=1.6×10-19C,電子所受重力忽略不計,求:
(1)電子通過B點時的速度大。
(2)金屬板的長度L.
分析:(1)電子從A點運動B點過程,電場力做功W=eU0,根據(jù)動能定理求出電子通過B點時的速度大。
(2)電子進入水平極板間做類平拋運動,恰好能穿出電場時,偏轉(zhuǎn)距離y=
d
2
,根據(jù)牛頓第二定律求出加速度,由位移公式求出時間.電子水平方向做勻速直線運動,由x=vt公式求出板長.
解答:
(1)設(shè)電子通過B點時的速度為v0,電子由A到B過程,由動能定理得:
  U0e=
1
2
m
v
2
0
,
解得,電子進入平行金屬板時的速度
v0=
2eU0
m

代入解得,v0=8.0×106m/s
(2)在水平極板間運動時加速度為:a=
eU
md

平行于極板方向運動:L=v0t
垂直于極板方向運動:
d
2
=
1
2
at2

聯(lián)立以上各式代入數(shù)據(jù)得:L=0.16m
答:
(1)電子通過B點時的速度大小v0=8.0×106m/s;
(2)金屬板的長度L=0.16m.
點評:本題是帶電粒子在電場中先加速后偏轉(zhuǎn)的類型,加速過程可以采用從能量角度求出速度,也可以由牛頓運動定律和運動學公式結(jié)合求解速度.偏轉(zhuǎn)過程采用運動的分解方法處理,注意挖掘隱含條件是關(guān)鍵.
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(1)電子通過B點時的速度大;
(2)金屬板的長度L.
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(1)電子通過B點時的速度大。
(2)金屬板的長度L.

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