题目内容

9.如图所示,从K处连续发出的电子经加速电压U1=$\frac{91}{32}$×102 V加速后沿中心线水平射入平行板BC间,已知B和C两板的长l=10cm,板间的距离d=4cm,BC板右侧放一荧光屏,如果在BC两板间加上交变电压,电压u=91sin 100πt(V),电子的质量m=9.1×10-31 kg,电荷量e=1.6×10-19 C.求:
(1)电子通过A板时的速度大小.
(2)电子在荧光屏上出现的亮线的长度.

分析 (1)由动能定理可求得电子离开加速电场时的速度;
(2)电子进入偏转电场后做类平抛运动,垂直于电场方向作匀速直线运动,沿电场方向作初速度为零的匀加速直线运动.根据板长和初速度求出时间.根据牛顿第二定律求解加速度,由位移公式求解电子从偏转电场射出时的侧移量.

解答 解:(1)根据动能定理,有eU1=$\frac{1}{2}$m${{v}_{0}}^{2}$ 
解得v0=1×107 m/s.
(2)电子通过BC板的时间为t=$\frac{l}{{v}_{0}}$=1×10-8 s 
根据偏转电压u=91sin 100πt(V)知,其周期T=0.02s 
由于T>>t,所以可以认为电子通过BC极板时,偏转电压不变 
根据y=$\frac{1}{2}$at2 
a=$\frac{e{U}_{2}}{dm}$ 
得最大的偏转距离:y=2cm 
故电子在荧光屏上出现的亮线的长度L=2y=4cm.
答:(1)电子通过A板时的速度大小为1×107 m/s.
(2)电子在荧光屏上出现的亮线的长度为2cm.

点评 带电粒子在电场中类平抛运动的研究方法与平抛运动相似,出电场后做匀速直线运动,采用运动的合成与分解.也可以利用三角形相似法求解.

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