题目内容
【题目】归纳式探究﹣﹣﹣研究电子在电场中的偏转:
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如图,给两块等大、正对、靠近的平行金属加上电压,两板之间就有了电场。若将电子沿着平行于两板的中线方向入射到电场中,电子就会发生偏转。若两板间距为d,板长为L,所加的电压为U,电子入射初速度为v0,离开电场时偏移的距离为y,则经研究得到如下数据:
次数 | d/m | L/m | U/V | v0/(ms﹣1) | y/m |
1 | 4×10﹣2 | 0.2 | 40 | 1×107 | 3.6×10﹣2 |
2 | 8×10﹣2 | 0.2 | 40 | 1×107 | 1.8×10﹣2 |
3 | 4×10﹣2 | 0.1 | 40 | 1×107 | 0.9×10﹣2 |
4 | 8×10﹣2 | 0.2 | 160 | 1×107 | 7.2×10﹣2 |
5 | 8×10﹣2 | 0.2 | 240 | 2×107 | 2.7×10﹣2 |
(1)y=k_____,其中k=_____(填上数值和单位).将数据表格形式变成公式形式,运用了_____法。
(2)相同情况下,电子的入射速度越大,偏移距离越_____。它们间的关系可以用图象2中的图线_____表示。
(3)现有两块平行相对的长度为5cm,间距为1cm的金属板,为了让初始速度为3×107m/s的电子从一端沿两板间中线方向入射后,刚好能从另一端的金属板边缘处射出,需要加_____V的电压。
【答案】
9×1010m2/(Vs2) 等价变换 小 b 200
【解析】
(1)掌握控制变量法的应用,利用控制变量法分析表格中数据,分别得出y与d、L、U、v0之间的关系,最后总结出y的公式,将表格中数据变成另一种形式表现出来,叫做等价变换;
(2)根据公式进行分析,在其他条件相同时,分析y与v0的关系,然后确定图象;
(3)根据公式,将已知条件代入,计算出U的值.
(1)由表格中数据1、2知,L、U、v0相同,d增大为原来的2倍,y减小为原来的二分之一,可知其它条件相同,y与d成反比;由1、3知,d、U、v0相同,L减小为原来的二分之一,y减小为原来的4分之一,可知其它条件相同,y与L的二次方成正比;由2、4知,d、L、v0相同,电压增大为原来的4倍,y也增大为原来的4倍,可知其它条件相同,y与U成正比;总结可得y与电压成正比、与L的二次方成正比、与d成反比、与v0的二次方成反比,设比例系数为k,则y=k
将表格中第一组数据代入公式:3.6×102m=k×![]()
解得k=9×1010m2/(Vs2);将数据表格形式变成公式形式,运用了等价变换;
(2)由公式y=k
知,其它条件相同,电子的入射速度越大,偏移距离越小,a、c图线均不符合题意,y与v0的关系可用图2中图线b来表示;
(3)电子刚好能从另一端的金属板边缘处射出,则y=
d=
×1×102m=5×103m;根据公式y=k
得,U=
=200V.