Question

如圖所示，電子在電壓為U₁的加速電場中由靜止開始運(yùn)動(dòng)，然后進(jìn)入電壓為U₂的兩塊平行極板間的電場中，入射方向和極板平行．整個(gè)裝置放在真空中，在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，一定能使電子的偏角θ變大的是（　�。�

A．U₁變大、U₂變大

B．U₁變小  U₂變小

C．U₁變大、U₂變小

D．U₁變小、U₂變大

Answer 1

分析：電子在加速電場中，在電場力的作用下，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，可由電場力做功求出射出加速電場是的速度．電子在水平放置的平行板之間，因受到的電場力的方向與初速度的方向垂直，故電子做類平拋運(yùn)動(dòng)．運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)的豎直方向的速度與水平方向的速度的關(guān)系，可求出角度θ的變化情況．

解答：解：
設(shè)電子被加速后獲得初速為v₀，則由動(dòng)能定理得：qU1=

1

2

m

v

2 0

…①
又設(shè)極板長為l，則電子在電場中偏轉(zhuǎn)所用時(shí)間：t=

l

v0

…②
又設(shè)電子在平行板間受電場力作用產(chǎn)生加速度為a，由牛頓第二定律得：a=

qE2

m

=

qU2

dm

…③
電子射出偏轉(zhuǎn)電場時(shí)，平行于電場方向的速度：v_y=at…④
由①、②、③、④可得：vy=

qU2l

dmv0

又有：tanθ=

vy

v0

=

qU2l

dm v 2 0

=

qU2L

2d?qU1

=

U2l

2dU1

故U₂變大或U₁變小都可能使偏轉(zhuǎn)角θ變大，故選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)ABC錯(cuò)誤．
故選D．

點(diǎn)評：帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)，可分為三類，第一類是在勻強(qiáng)電場中做勻變速速直線運(yùn)動(dòng)，此過程是電勢能與帶電粒子動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)化．第二類是帶電粒子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)，帶電粒子垂直進(jìn)出入勻強(qiáng)電場時(shí)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，分解為兩個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)，分別用公式分析、求解運(yùn)算，是這類問題的最基本解法．第三類是帶電粒子在點(diǎn)電荷形成的電場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)求解．