Question

（8分）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E_k；
（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

（1）（2）（3）

試題分析：（1）電子在加速電場(chǎng)中，根據(jù)動(dòng)能定理
解得                     （2分）
（2）設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
電子在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，由，解得
電子在豎直方向受電場(chǎng)力
電子在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)其加速度為a
依據(jù)牛頓第二定律，解得               （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      （1分）
解得           （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 （1分）
電場(chǎng)力所做的功            （1分）
解得           （1分）