如圖所示,電子從燈絲K發(fā)出(初速度不計),經(jīng)燈絲與A板間的加速電壓U1加速,從A板中心孔沿中心線kO射出,然后進(jìn)入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場中(偏轉(zhuǎn)電場可視為勻強電場),電子進(jìn)入M、N間電場時的速度與電場方向垂直,電子經(jīng)過電場后打在熒光屏上的P點。已知加速電壓為U1,M、N兩板間的電壓為U2,兩板間的距離為d,板長為L1,板右端到熒光屏的距離為L2,電子的質(zhì)量為m,電荷量為e。
求:
(1)電子穿過A板時的速度大小;
(2)電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時的側(cè)移量;
(3)P點到O點的距離。
(1)(2)y1=(3)
解析試題分析:
(1)設(shè)電子經(jīng)電壓U1加速后的速度為v0,根據(jù)動能定理得:
e U1= (2分) 解得:(1分)
(2)電子以速度v0進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后,垂直于電場方向作勻速直線運動,沿電場方向作初速度為零的勻加速直線運動。設(shè)偏轉(zhuǎn)電場的電場強度為E,電子在偏轉(zhuǎn)電場運動的時間為t1,電子的加速度為a,離開偏轉(zhuǎn)電場時相對于原運動方向的側(cè)移量為y1,根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)公式得:
F=eE, E= ,
F=ma, a = (1分)
t1= (1分)
y1=, (1分)
解得: y1=(2分)
(3)設(shè)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時沿電場方向的速度為vy,根據(jù)運動學(xué)公式得
vy=a1t= (1分)
電子離開偏轉(zhuǎn)電場后作勻速直線運動,設(shè)電子離開偏轉(zhuǎn)電場后打在熒光屏上所用的時間為t2,電子打到熒光屏上的側(cè)移量為y2,如圖17所示
t2=(1分), y2= vyt2
解得:y2=(1分)
P到O點的距離為 y=y1+y2=(1分)
考點:本題考查了帶電粒子在電場中的運動,
點評:帶電粒子在電場中的運動,綜合了靜電場和力學(xué)的知識,分析方法和力學(xué)的分析方法基本相同.先分析受力情況再分析運動狀態(tài)和運動過程(平衡、加速、減速,直 線或曲線),然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律解題.解決這類問題的基本方法有兩種,第一種利用力和運動的觀點,選用牛頓第二定律和運動學(xué)公式求解;第二種利用能量轉(zhuǎn)化 的觀點,選用動能定理和功能關(guān)系求解.
科目:高中物理 來源: 題型:
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如圖所示的裝置,燈絲K發(fā)出的所有電子,經(jīng)過u=Umsinωt+U0的電壓加速后 (U0>Um保證電子被加速),從小孔S進(jìn)入磁感應(yīng)強度為B的垂直于紙面向外的勻強磁場中,偏轉(zhuǎn)后都能打在螢光屏EF上使它發(fā)出螢光,EF與加速電極CD在同一條直線上.若電子在加速電場中運動的時間極短,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2π/ω,電子離開燈絲時的初速度為零,電子的電量為e,質(zhì)量為m.求EF發(fā)光部分的長度?
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科目:高中物理 來源:2014屆北京市西城區(qū)高三一模物理試卷(解析版) 題型:計算題
如圖所示,電子從燈絲K發(fā)出(初速度不計),在KA間經(jīng)加速電壓U1加速后,從A板中心小孔射出,進(jìn)入由M、N兩個水平極板構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電場, M、N兩板間的距離為d,電壓為U2,板長為L,電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的速度與電場方向垂直,射出時沒有與極板相碰。已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,不計電子的重力及它們之間的相互作用力。求:
(1)電子穿過A板小孔時的速度大小v;
(2)電子在偏轉(zhuǎn)電場中的運動時間t;
(3)電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時沿垂直于板方向偏移的距離y。
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