综合题16.0分
物理

18.相距很近的平行板电容器,在两板中心各开有一个小孔,如图甲所示,靠近A板的小孔处有一电子枪,能够持续均匀地发射出电子,电子的初速度为,质量为m,电量为-e,在AB两板之间加上如图乙所示的交变电流,其中;紧靠B板的偏转电压也等于,板长为L两极板间距为d,距偏转极板右端处垂直放置很大的荧光屏PQ,不计电子的重力和它们之间的相互作用,电子在电容器中的运动时间可以忽略不计。

(1)试求在0~kT与kT~T时间内射出B板电子的速度各是多大?

(2)在0~T时间内,荧光屏上有两个位置会发光,试求这两个发光点之间的距离。(结果又L、d表示)

正确答案及相关解析

正确答案

(1)(2)

解析

(1)电子经过电容器内的电场后,速度要发生变化,设在0-kT时间内,穿出B板后速度为,kT-T时间内射出B 板电子的速度

据动能定理有:

代入上式,得:

(2)在0-kT时间内射出 板电子在偏转电场中,电子的运动时间:

侧移量:,得:

打在荧光屏上的坐标为,根据三角形相似知则:

同理可得在kT-T时间内设穿出B板后电子侧移量:

打在荧光屏上的坐标:

故两个发光点之间的距离:

考查方向

本题考查了动能定理、带电粒子在电场中偏转知识点,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与电场力做功、牛顿第二定律等知识点交汇命题。

解题思路

(1)对各段过程分别据动能定理列方程求解速度;(2)先根据类平抛运动公式、牛顿第二定律、三角形相似求解发光点间的距离。

易错点

不注意电场力方向导致求解电场力做功错误,不会利用三角形相似求解发光点位置坐标导致错误。