题目内容
【题目】如图所示,一个电子由静止开始经加速电场加速后,又沿中心轴线从O点垂直射入偏转电场,并从另一侧射出打到荧光屏上的P点,O点为荧光屏的中心。已知电子质量m= 9.0×1031kg,电荷量e= 1.6×1019C,加速电场电压U0= 2500 V,偏转电场电压U= 200 V,极板的长度L1=6.0 cm,板间距离d=2.0 cm,极板的末端到荧光屏的距离L2=3.0 cm(忽略电子所受重力,结果保留两位有效数字)。求:
(1)电子射入偏转电场时的初速度v0;
(2)电子打在荧光屏上的P点到O点的距离h;
(3)电子经过偏转电场过程中电场力对它所做的功W。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】试题分析:(1)电子在加速电场中,根据动能定理即可求出进入偏转电场的速度;(2)粒子在偏转电场中做类平抛运动,根据类平抛运动规律可求出粒子在偏转电场中产生的侧位移;粒子从偏转电场飞出至荧光屏这一过程,做的是匀速直线运动,根据几何关系即可求h;(3)根据W=eEy即可求出电子经过偏转电场过程中电场力对它所做的功.
(1)电子在加速电场中,根据动能定理有:
解得:
代入数据得:
(2)设电子在偏转电场中运动的时间为t,电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量
电子在水平方向做匀速直线运动:①
电子在竖直方向上做匀加速运动:②
根据牛顿第二定律有:③
联立①②③代入数据得=0.36cm
电子离开偏转电场时速度的反向延长线过偏转电场的中点
由图知,
解得:h=0.72cm
(3)电子在偏转电场运动的过程中电场力对它做的功
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