Question

【題目】當(dāng)金屬的溫度升高到一定程度時(shí)就會(huì)向四周發(fā)射電子，這種電子叫熱電子，通常情況下，熱電子的初始速度可以忽略不計(jì)。如圖所示，相距為L的兩塊固定平行金屬板M、N接在輸出電壓恒為U的高壓電源上，M、N之間的電場(chǎng)近似為勻強(qiáng)電場(chǎng)，是勻強(qiáng)電場(chǎng)中將M、N兩板間隔均分五等份的四個(gè)等勢(shì)面，K是與M板距離很近的燈絲，通過(guò)小孔穿過(guò)M板與外部電源連接，電源給K加熱從而產(chǎn)生熱電子，不計(jì)燈絲對(duì)內(nèi)部勻強(qiáng)電場(chǎng)的影響。熱電子經(jīng)高壓加速后垂直撞擊N板，瞬間成為金屬板的自由電子，速度近似為零。電源接通后，電流表的示數(shù)溫度為I，已知電子的質(zhì)量為m、電量為e，求：

（1）電子達(dá)到c面瞬間的速度vc大小；

（2）N板受到電子撞擊的平均作用力F大��；

（3）電路穩(wěn)定的某時(shí)刻，M.N之間運(yùn)動(dòng)的熱電子的總動(dòng)能；

Answer 1

【答案】(1) (2) (3)

【解析】試題分析：(1)利用動(dòng)能定理即可求出電子到c面的瞬時(shí)速度大小，

(2)對(duì)在一段時(shí)間內(nèi)落在N板上的電荷利用動(dòng)量動(dòng)理求解到F；

(1)由動(dòng)能定理可知，，解得： ；

(2)設(shè)時(shí)間經(jīng)過(guò)N板的電量為q：

設(shè)時(shí)間落到N板上的電荷個(gè)數(shù)為N：

對(duì)時(shí)間內(nèi)落到N板上的電荷整體應(yīng)用動(dòng)量定理：

解得：

由作用力與反作用力關(guān)系，N板受力；

(3)，，。

點(diǎn)晴：解決本題關(guān)鍵知道選取一段時(shí)間內(nèi)的電荷為研究對(duì)象，并對(duì)其應(yīng)用動(dòng)量定理求出力F。