Question

如圖直流電源的路端電壓U＝182 V，金屬板AB、CD、EF、GH相互平行、彼此靠近。它們分別和變阻器上觸點(diǎn)a、b、c、d連接。ab、bc、cd段電阻之比為1∶2∶3。孔O₁正對(duì)B和E，孔O₂正對(duì)D和G，邊緣F、H正對(duì)。一個(gè)電子以初速度m/s沿AB方向從A點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，恰好穿過(guò)孔O₁和O₂后，從H點(diǎn)離開(kāi)電場(chǎng)。金屬板間的距離L₁＝2 cm，L₂＝4 cm，L₃＝6 cm。電子質(zhì)量kg，電荷量C。正對(duì)的兩平行板間可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，求：

（1） 各相對(duì)兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度；

（2） 電子離開(kāi)H點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能；

（3） 四塊金屬板的總長(zhǎng)度（AB＋CD＋EF＋GH）。

 

Answer 1

【答案】

（1）1516.67 N/C（2）3.64×10^－17 J（3）0.24 m

【解析】

試題分析：（1）三對(duì)正對(duì)極板間電壓之比U₁∶U₂∶U₃＝R_ab∶R_bc∶R_cd＝1∶2∶3         1′

板間距離之比L₁∶L₂∶L₃＝1∶2∶3

故三個(gè)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)相等

E＝＝1516.67 N/C         2′

（2）根據(jù)動(dòng)能定理

qU＝mev₂－mev₀          2′

電子離開(kāi)H點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能

E_k＝mev₀＋qU＝3.64×10^－17 J         2′

（3）由于板間場(chǎng)強(qiáng)相等，則電子在豎直方向所受電場(chǎng)力不變，加速度恒定，可知電子做類平拋運(yùn)動(dòng)：

豎直方向：L₁＋L₂＋L₃＝t²        2′

水平方向：x＝v₀t            1′

消去t解得x＝0.12 m            2′

四塊金屬板的總長(zhǎng)度AB＋CD＋EF＋GH＝2x＝0.24 m          2′

考點(diǎn)：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能定理，