水平放置的两块平行金属板长L=5.0cm,两板间距d=1.0cm,两板间电压为90v,且上板为正,一个电子沿水平方向以速
1个回答

解题思路:(1)由F=Eq计算出电场力,与电子的重力相比较,可知重力可忽略不计;电子进入电场后做类平抛运动,水平方向做匀速运动,沿竖直方向做初速度为零的匀加速运动,根据水平方向的匀速运动规律求解时间;根据竖直方向匀加速运动的规律和牛顿第二定律,求解侧位移;

(2)电子飞出电场时的速度可由水平和竖直两个分速度合成,竖直分速度由vy=at求解;

(3)电子离开电场后做匀速直线运动,先求出电子离开电场时偏转角的正切,再由数学知识求解OP的长.

(1)电子在匀强电场中受到电场力与重力作用,由于电场力F=Eq=[qU/d]=

1.6×10 −19×90

0.01=1.44×10-15N,远大于电子的重力(约9×10-30N),故只考虑电场力的作用.由于沿水平方向做匀速直线运动,沿竖直方向做初速度为零的匀加速运动,与平抛物体的运动类似.

电子水平方向上做匀速直线运动,有:

t=[l

v0=

0.05

2×107=2.5x10-9s

电子在电场中的加速度为:

a=

qU/md]

则侧位移为:

y0=[1/2]at2=

qUt2

2md

因t=[l

v0,整理得:

y0=

qUl2

2md

v20=

1.6×10 −19×90×0.05 2

2×0.01×9.1×10 −31×(2×10 7) 2m=5×10-3m

(2)电子飞出电场时,水平分速度:

vx=v0

竖直分速度:

vy=at=

qUl

md

v 0=

1.6×10 −19×90×0.05

9.1×10 −31×0.01×(2×10 7)=4×106m/s

飞出电场时的速度为:

v=

v2x+

v2y

代入数据可得:

v≈2.04×107m/s

设v与v0的夹角为θ,则:

tanθ=

vy

vx=

4×106

2×107=0.2

(3)电子飞出电场后做匀速直线运动,根据数学知识得:

OP=y0+

./MP]=y0+s•tanθ=5×10-3m+0.1×0.2m=2.5×10-2m

答:(1)电子偏离金属板时的侧位移是5×10-3m.

(2)电子飞出电场时的速度是2.04×107m/s.

(3)电子离开电场后,打在屏上的P点,若S=10cm,OP的长是2.5×10-2m.

点评:

本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动.

考点点评: 本题考查了带电粒子在匀强电场中的偏转,其运动规律是类平抛运动,常用的方法是沿电场方向和垂直于电场的方向上进行正交分解,前者是初速度为零的匀加速直线运动,后者是匀速直线运动.同时注意几何知识在物理学中的应用,第4小题也可以运用三角形相似法求解.