题目内容

4.如图所示,AB为两块正对的平行金属板,A板带负电,B板带正电,板间电压为U.一电子从A板上的小孔P处进入电场,在电场力作用下向B板运动.已知电子在小孔P处的初速度为零,U=180V,电子的质量m=0.9×10-30kg,电子的电荷量e=1.6×10-19C,不计电子受到的重力.
(1)求电子到达金属板B时的速度v;
(2)若AB两板间的距离d=3cm,求板间电场强度E的大小;
(3)求电子从P运动到B板的过程中电势能如何变化?变化了多少?

分析 根据动能定理得出电子到达金属板B时的速度v;
根据E=$\frac{U}{d}$求出板间电场强度E的大小;
根据电场力做功与电势能的变化关系求解;

解答 解:(1)根据动能定理研究一电子从A板上的小孔P处进入电场到达B,有:
eU=$\frac{1}{2}$mv2-0
代入数据解得:v=8×106m/s,
(2)若AB两板间的距离d=3cm=0.03m,
根据E=$\frac{U}{d}$得板间电场强度为:E=$\frac{180}{0.03}$=6000V/m,
(3)电子从P运动到B板的过程中,电场力做正功,有:
W=qU=1.6×10-19×180=2.88×10-17J
根据电场力做功与电势能的变化关系得电势能减小,减小量为2.88×10-17J.
答:(1)电子到达金属板B时的速度是8×106m/s;
(2)若AB两板间的距离d=3cm,板间电场强度E的大小是6000V/m;
(3)电子从P运动到B板的过程中电势能减小,减小量为2.88×10-17J.

点评 本题要注意运用公式W=qU求解电势差时,公式U中U、W、q三个量可都代入符号,要注意电荷克服电场力做功,电场力做的是负功.

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