一束電子流(一個電子電量為e=-1.6×10-19C)在電壓U1=5000V的電場作用下由靜止開始獲得一定速度后,在距兩極板等距離處垂直進入平行板間的勻強電場.如圖所示,平行板的兩板間距d=1.0cm,板長L=5.0cm.求:
(1)要讓電子能從平行板間飛出,兩個極板上能加的最大電壓U2是多大?
(2)在(1)的最大電壓U2下,電子飛出電場的動能是多大?(結(jié)果可用eV表示)
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(1)在加速電場中,根據(jù)動能定理得:qU1=
1
2
m
v20
-0
電子進入偏轉(zhuǎn)電場,因E⊥v0,故電子作類平拋運動,
   水平方向:x=v0t
   豎直方向:y=
1
2
at2
=
qU2t2
2md

由題,電子恰不飛出電場,
則有x=L,
y=
d
2

由此解得:U2=
2U1d2
L2
=4×102V  
(2)對電子運動全過程,運用動能定理,有 qU1+
qU2
2
=EK-0
則電子到達極板時動能EK=5.2×103eV 
答:
(1)兩板間至少要加4×102V 的電壓U才能使電子恰不飛出電場.
(2)在上述電壓下電子到達極板時的動能為5.2×103電子伏特.
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3
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3
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