在真空中,一束初速度不計的電子流,在經(jīng)U=5000V的加速電壓加速后,從兩板中央垂直進入平行板電容器板間的勻強電場中,如圖所示.已知電子的比荷(電荷量e和質(zhì)量m之比)
em
=1.76×1011C/kg
,板間距離
d=1.0cm,板長l=10.0cm.
(1)假設(shè)某非常微弱的勻強電場的場強E0=1V/m,電子在該電場中所受電場力產(chǎn)生的加速度是重力加速度的多少倍(取重力加速度g=10m/s2)?由此可以判斷電子在電場中加速或偏轉(zhuǎn)時,其重力是否可以忽略不計?
(2)要使電子能從平行板間飛出,平行板電容器板間電壓的最大值Um是多少?
分析:(1)由F=Uq可求得粒子受到的電場力,由牛頓第二定律可求得電場力產(chǎn)生的加速度,從而求出電場力加速度與重力加速度的比值;
(2)粒子在平行板內(nèi)做類平拋運動,由運動的合成與分解可求得平行板電容器板間的最大值.
解答:解:(1)根據(jù)牛頓第二定律可知,電子在該電場中所受電場力產(chǎn)生的加速度大小為a0=
E0e
m
=1.76×1011m/s2

所以
a0
g
=1.76×1010

所以電子在電場中加速或偏轉(zhuǎn)時,其重力完全可以忽略不計;
(2)在加速電壓一定時,偏轉(zhuǎn)電壓U′越大,電子在極板間的偏轉(zhuǎn)距離就越大.當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓大到使電子剛好擦著極板的邊緣飛出,此時的偏轉(zhuǎn)電壓即為題目要求的最大電壓Um.在加速過程中,由動能定理得:eU=
1
2
m
v
2
0
進入偏轉(zhuǎn)電場,電子在平行于極板的方向上做勻速運動 l=v0t  在垂直于極板的方向上做初速度為零的勻加速直線運動,其加速度a=
F
m
=
eUm
dm
偏轉(zhuǎn)距離y=
1
2
d=
1
2
at2
聯(lián)立解得:Um=
2Ud2
l2
=100V
;
答:(1)電子在該電場中所受電場力產(chǎn)生的加速度為重力加速度的1.76×1010;(2)平行板電容器板間電壓的最大值Um是100V.
點評:帶電粒子在電場中的運動要注意正確用好運動的合成與分解的規(guī)律,明確沿電場線方向上粒子做加速運動,垂直于電場方向上粒子做勻速直線運動.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

精英家教網(wǎng)[選做題]本題包括A、B、C三小題,請選定其中兩題,并在相應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)作答.若三題都做,則按A、B兩題評分.
A.(模塊3-3)
(1)下列說法正確的是
 

A.當(dāng)氣體被壓縮時,分子間距離變小,表現(xiàn)為斥力,所以必需用力才能壓縮
B.液晶并不是晶體,但具有晶體一樣的光學(xué)各向異性
C.迅速壓縮氣體時,氣體溫度一定升高
D.一滴油酸酒精溶液體積為V,在水面上形成的單分子油膜的面積為S,則油酸分子的直徑d=
VS

(2)(4分)已知鐵的摩爾質(zhì)量為M,密度為ρ,阿伏加德羅常數(shù)為N0.試求一塊邊長為d的正方形鐵塊中含有鐵原子的個數(shù)為
 

(3)如圖甲所示,筒形絕熱氣缸平放在水平面上,用絕熱的活塞封閉一部分氣體.活塞的橫截面積為S,質(zhì)量為m,外界大氣壓強恒為P0.活塞與氣缸之間無摩擦且不漏氣,氣缸內(nèi)有一個電阻絲可以給氣體加熱.現(xiàn)把氣缸立起來,如圖乙所示,發(fā)現(xiàn)活塞下降距離為h,則立起后氣缸內(nèi)氣體分子勢能
 
(填“變大”、“變小”或“不變”);當(dāng)電阻絲通電后產(chǎn)生的熱量為Q時,活塞剛好回到原來的位置處于平衡,則在此過程中,氣體內(nèi)能增加了
 
.(用題中已知物理量符號表示)
B.(模塊3-4)
(1)下列說法正確的是:
 

A.全息照相利用了光的偏振原理
B.亮度相同的紫光與紅光不會發(fā)生干涉現(xiàn)象
C.X射線的比紫外線更容易發(fā)生干涉現(xiàn)象
D.地面上的人發(fā)現(xiàn),坐在高速離開地球的火箭里的人新陳代謝變慢了,而火箭里的人發(fā)現(xiàn)地面上的人新陳代謝也變慢了.
(2)(4分)有一束復(fù)色光中含有兩種單色光,在真空中a光的波長大于b光的波長.若讓此復(fù)色光通過半圓形玻璃磚,經(jīng)過圓心O射向空氣,則下列四個光路圖中符合實際情況的有:
 

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(3)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波,在t=0時刻波剛好傳播到x=6m處的質(zhì)點A,如圖所示,已知波的傳播速度為48m/s.請回答下列問題:
①從圖示時刻起再經(jīng)過
 
s,質(zhì)點B第一次處于波峰;
②寫出從圖示時刻起質(zhì)點A的振動方程:
 

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C.(模塊3-5)(1)下列說法正確的有
 

A.單色光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì),光子的能量不變
B.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了鈾和含鈾礦物的天然放射現(xiàn)象,從而揭示出原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)
C.當(dāng)氫原子核外電子從第3能級躍遷到第4能級時,氫原子一定吸收能量,電子的動能增大
D.在光電效應(yīng)實驗中,入射光強度越強,產(chǎn)生的光電子初動能就越大
(2)先完成下列核反應(yīng)方程,再回答題.1327Al+24He→1430Si+01n+
 
;
該核反應(yīng)所屬核反應(yīng)類型是
 

A.衰變            B.人工轉(zhuǎn)變            C.裂變
(3)光滑水平面上一個質(zhì)量為0.2kg的小球A,以3m/s的速度與另一個質(zhì)量為0.4kg的靜止小球B發(fā)生正碰,碰后小球A的速度大小變?yōu)?m/s,與原來速度方向相反,則在碰撞過程中,小球A的動量變化大小為
 
kg?m/s,碰后小球B的速度大小為
 
m/s.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

在真空中,一束初速度不計的電子流,在經(jīng)U=5000V的加速電壓加速后,從兩板中央垂直進入平行板電容器板間的勻強電場中,如圖所示.已知電子的比荷(電荷量e和質(zhì)量m之比)
e
m
=1.76×1011C/kg
,板間距離
d=1.0cm,板長l=10.0cm.
(1)假設(shè)某非常微弱的勻強電場的場強E0=1V/m,電子在該電場中所受電場力產(chǎn)生的加速度是重力加速度的多少倍(取重力加速度g=10m/s2)?由此可以判斷電子在電場中加速或偏轉(zhuǎn)時,其重力是否可以忽略不計?
(2)要使電子能從平行板間飛出,平行板電容器板間電壓的最大值Um是多少?
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科目:高中物理 來源:2006-2007學(xué)年山東省威海市市直高中高一(下)期末物理試卷(解析版) 題型:解答題

在真空中,一束初速度不計的電子流,在經(jīng)U=5000V的加速電壓加速后,從兩板中央垂直進入平行板電容器板間的勻強電場中,如圖所示.已知電子的比荷(電荷量e和質(zhì)量m之比),板間距離
d=1.0cm,板長l=10.0cm.
(1)假設(shè)某非常微弱的勻強電場的場強E=1V/m,電子在該電場中所受電場力產(chǎn)生的加速度是重力加速度的多少倍(取重力加速度g=10m/s2)?由此可以判斷電子在電場中加速或偏轉(zhuǎn)時,其重力是否可以忽略不計?
(2)要使電子能從平行板間飛出,平行板電容器板間電壓的最大值Um是多少?

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科目:高中物理 來源:2011年江蘇省高考物理模擬試卷(一)(解析版) 題型:填空題

[選做題]本題包括A、B、C三小題,請選定其中兩題,并在相應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)作答.若三題都做,則按A、B兩題評分.
A.(模塊3-3)
(1)下列說法正確的是   
A.當(dāng)氣體被壓縮時,分子間距離變小,表現(xiàn)為斥力,所以必需用力才能壓縮
B.液晶并不是晶體,但具有晶體一樣的光學(xué)各向異性
C.迅速壓縮氣體時,氣體溫度一定升高
D.一滴油酸酒精溶液體積為V,在水面上形成的單分子油膜的面積為S,則油酸分子的直徑
(2)(4分)已知鐵的摩爾質(zhì)量為M,密度為ρ,阿伏加德羅常數(shù)為N.試求一塊邊長為d的正方形鐵塊中含有鐵原子的個數(shù)為   
(3)如圖甲所示,筒形絕熱氣缸平放在水平面上,用絕熱的活塞封閉一部分氣體.活塞的橫截面積為S,質(zhì)量為m,外界大氣壓強恒為P.活塞與氣缸之間無摩擦且不漏氣,氣缸內(nèi)有一個電阻絲可以給氣體加熱.現(xiàn)把氣缸立起來,如圖乙所示,發(fā)現(xiàn)活塞下降距離為h,則立起后氣缸內(nèi)氣體分子勢能    (填“變大”、“變小”或“不變”);當(dāng)電阻絲通電后產(chǎn)生的熱量為Q時,活塞剛好回到原來的位置處于平衡,則在此過程中,氣體內(nèi)能增加了    .(用題中已知物理量符號表示)
B.(模塊3-4)
(1)下列說法正確的是:   
A.全息照相利用了光的偏振原理
B.亮度相同的紫光與紅光不會發(fā)生干涉現(xiàn)象
C.X射線的比紫外線更容易發(fā)生干涉現(xiàn)象
D.地面上的人發(fā)現(xiàn),坐在高速離開地球的火箭里的人新陳代謝變慢了,而火箭里的人發(fā)現(xiàn)地面上的人新陳代謝也變慢了.
(2)(4分)有一束復(fù)色光中含有兩種單色光,在真空中a光的波長大于b光的波長.若讓此復(fù)色光通過半圓形玻璃磚,經(jīng)過圓心O射向空氣,則下列四個光路圖中符合實際情況的有:   

(3)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波,在t=0時刻波剛好傳播到x=6m處的質(zhì)點A,如圖所示,已知波的傳播速度為48m/s.請回答下列問題:
①從圖示時刻起再經(jīng)過    s,質(zhì)點B第一次處于波峰;
②寫出從圖示時刻起質(zhì)點A的振動方程:   

C.(模塊3-5)(1)下列說法正確的有   
A.單色光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì),光子的能量不變
B.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了鈾和含鈾礦物的天然放射現(xiàn)象,從而揭示出原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)
C.當(dāng)氫原子核外電子從第3能級躍遷到第4能級時,氫原子一定吸收能量,電子的動能增大
D.在光電效應(yīng)實驗中,入射光強度越強,產(chǎn)生的光電子初動能就越大
(2)先完成下列核反應(yīng)方程,再回答題.1327Al+24He→1430Si+1n+    ;
該核反應(yīng)所屬核反應(yīng)類型是   
A.衰變            B.人工轉(zhuǎn)變            C.裂變
(3)光滑水平面上一個質(zhì)量為0.2kg的小球A,以3m/s的速度與另一個質(zhì)量為0.4kg的靜止小球B發(fā)生正碰,碰后小球A的速度大小變?yōu)?m/s,與原來速度方向相反,則在碰撞過程中,小球A的動量變化大小為    kg?m/s,碰后小球B的速度大小為    m/s.

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