水平放置的两块平行金属板长L=5.0cm,两板间距d=1.0cm,两板间电压为90v,且上板为正,一个电子沿水平方向以速

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  • 解题思路:(1)由F=Eq计算出电场力,与电子的重力相比较,可知重力可忽略不计;电子进入电场后做类平抛运动,水平方向做匀速运动,沿竖直方向做初速度为零的匀加速运动,根据水平方向的匀速运动规律求解时间;根据竖直方向匀加速运动的规律和牛顿第二定律,求解侧位移;

    (2)电子飞出电场时的速度可由水平和竖直两个分速度合成,竖直分速度由vy=at求解;

    (3)电子离开电场后做匀速直线运动,先求出电子离开电场时偏转角的正切,再由数学知识求解OP的长.

    (1)电子在匀强电场中受到电场力与重力作用,由于电场力F=Eq=[qU/d]=

    1.6×10 −19×90

    0.01=1.44×10-15N,远大于电子的重力(约9×10-30N),故只考虑电场力的作用.由于沿水平方向做匀速直线运动,沿竖直方向做初速度为零的匀加速运动,与平抛物体的运动类似.

    电子水平方向上做匀速直线运动,有:

    t=[l

    v0=

    0.05

    2×107=2.5x10-9s

    电子在电场中的加速度为:

    a=

    qU/md]

    则侧位移为:

    y0=[1/2]at2=

    qUt2

    2md

    因t=[l

    v0,整理得:

    y0=

    qUl2

    2md

    v20=

    1.6×10 −19×90×0.05 2

    2×0.01×9.1×10 −31×(2×10 7) 2m=5×10-3m

    (2)电子飞出电场时,水平分速度:

    vx=v0

    竖直分速度:

    vy=at=

    qUl

    md

    v 0=

    1.6×10 −19×90×0.05

    9.1×10 −31×0.01×(2×10 7)=4×106m/s

    飞出电场时的速度为:

    v=

    v2x+

    v2y

    代入数据可得:

    v≈2.04×107m/s

    设v与v0的夹角为θ,则:

    tanθ=

    vy

    vx=

    4×106

    2×107=0.2

    (3)电子飞出电场后做匀速直线运动,根据数学知识得:

    OP=y0+

    ./MP]=y0+s•tanθ=5×10-3m+0.1×0.2m=2.5×10-2m

    答:(1)电子偏离金属板时的侧位移是5×10-3m.

    (2)电子飞出电场时的速度是2.04×107m/s.

    (3)电子离开电场后,打在屏上的P点,若S=10cm,OP的长是2.5×10-2m.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动.

    考点点评: 本题考查了带电粒子在匀强电场中的偏转,其运动规律是类平抛运动,常用的方法是沿电场方向和垂直于电场的方向上进行正交分解,前者是初速度为零的匀加速直线运动,后者是匀速直线运动.同时注意几何知识在物理学中的应用,第4小题也可以运用三角形相似法求解.