Question

16．一束電子流是在U₁=500V的加速電壓作用下由靜止開始加速，得到一定速度后垂直于平行板間的勻強電場飛入兩板間的中央，如圖所示．若平行板間的距離d=1cm，板長l=5cm，求：
（1）電子進入平行板間的速度多大？
（2）在平行板上加多大電壓U₂才能使電子恰好不再飛出平行板？（電子電量1.6×10^-19C，電子的質(zhì)量9×10^-31kg）

Answer 1

分析 （1）電子在加速電場中，電場力做正功qU₁，根據(jù)動能定理求解獲得的速度，即為進入平行板間的速度．
（2）電子垂直電場方向進入平行板間，重力不計，則做類平拋運動，將電子的運動分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的勻加速直線運動．根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)規(guī)律求解．

解答 解：（1）粒子在加速電場加速后，由動能定理，得：$Q{U_1}=\frac{1}{2}m{v^2}$
速度為：${v_0}=\sqrt{\frac{{2Q{U_1}}}{m}}$=1.33×10⁷m/s   
（2）進入偏轉(zhuǎn)電場，粒子在平行于板面的方向上做勻速運動為：l=v₀t                 
在垂直于板面的方向做勻加速直線運動，由F=ma得加速度：$a=\frac{F}{m}=\frac{{Q{U_2}}}{md}$
因此在平行板間電場時的偏轉(zhuǎn)，垂直于板面的位移為：$\fracprlaogh{2}$=$\frac{1}{2}$at²                   
解得：U₂=40V 
答：（1）電子進入平行板間的速度為1.33×10⁷m/s；
（2）在平行板上加40V電壓U₂才能使電子恰好不再飛出平行板．

點評 電子在電場中做類平拋運動，不僅軌跡與平拋運動相似，是拋物線，更重要的是研究方法與平拋運動相似，采用運動的合成與分解方法處理．與平拋運動最大的不同是加速度，加速度≠g，要根據(jù)牛頓第二定律求出．