综合题8.0分
物理

14.如图21所示,真空中有平行正对金属板AB,它们分别接在输出电压恒为U=91V的电源两端,金属板长L=10cm、两金属板间的距离d=3.2 cm, AB两板间的电场可以视为匀强电场。现使一电子从两金属板左侧中间以v0=2.0×107m/s的速度垂直于电场方向进入电场,然后从两金属板右侧射出。已知电子的质量m=0.91×10-30kg,电荷量e=1.6×10-19C,两极板电场的边缘效应及电子所受的重力均可忽略不计。求:(计算结果保留两位有效数字)

(1)电子在电场中运动的加速度a的大小;

(2)电子射出电场时在沿电场线方向上的侧移量y

(3)从电子进入电场到离开电场的过程中,其动量增量的大小。

正确答案及相关解析

正确答案

(1)a=5.0×1014m/s2

(2)y=0.63cm

(3)=2.3×10-24kg·m/s

解析

(1)设金属板AB间的电场强度为E,则

根据牛顿第二定律有:

解得:a=5.0×1014m/s2

(2)电子以速度v0进入金属板AB间,在垂直于电场方向做匀速直线运动,沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动。

电子在电场中运动的时间为 t=

电子射出电场时在沿电场线方向的侧移量

解得:y=0.63cm

(3)设电子从进入电场到离开电场时间t=内,其动量的改变量的大小为

根据动量定理有:

解得:

考查方向

本题考查带电粒子在电场中偏转。

解题思路

(1)根据牛顿第二定律求加速度。

(2)根据类平抛运动求偏转位移

(3)根据动量定理求动量

易错点

侧位移的求解,动量变化

知识点

带电粒子在匀强电场中的运动