精英家教網(wǎng)如圖所示的真空管中,質(zhì)量為m,電量為e的電子從燈絲F發(fā)出,經(jīng)過(guò)電壓U1加速后沿中心線射入相距為d的兩平行金屬板B、C間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,通過(guò)電場(chǎng)后打到熒光屏上,設(shè)B、C間電壓為U2,B、C板長(zhǎng)為l1,平行金屬板右端到熒光屏的距離為l2,求:
(1)電子打到熒光屏上的位置偏離屏中心距離Y?(B、C間電壓為U2時(shí)電子能偏出極板).
(2)若U1=100v,U2=100v,d=2cm l1,=4cm l2=10cm,電子打到熒光屏上的位置偏離屏中心距離Y0?
分析:(1)電子在加速電場(chǎng)U1中運(yùn)動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力對(duì)電子做正功,根據(jù)動(dòng)能定理求解電子加速獲得的速度大。
電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),垂直于電場(chǎng)方向作勻速直線運(yùn)動(dòng),沿電場(chǎng)方向作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).根據(jù)板長(zhǎng)和初速度求出時(shí)間.根據(jù)牛頓第二定律求解加速度,由位移公式求解電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的側(cè)移量.電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后沿穿出電場(chǎng)時(shí)的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),水平方向:位移為l2,分速度等于v0,求出勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.豎直方向:分速度等于vy,由y=vyt求出離開(kāi)電場(chǎng)后偏轉(zhuǎn)的距離,再加上電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的距離得到Y(jié).
(2)將數(shù)據(jù)代入上式,可求得Y0
解答:解:(1)設(shè)電子經(jīng)電壓U1加速后的速度為v0,由動(dòng)能定理得:
eU1=
1
2
mv02
設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1,電子的加速度為α,離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的側(cè)移量為y1,
電子以速度υ0進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后,垂直于電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),則有:l1=v0t1;
沿電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得:F=eE2=e
U2
d
=ma,
解得:a=
eU2
md
;
則得:y1=
1
2
a
t
2
1

聯(lián)立以上四式解得:y1=
U2
l
2
1
4U1d
;
設(shè)電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)方向的速度為υy,由勻變速運(yùn)動(dòng)的速度公式可知υy=at1;
電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后打在熒光屏上所用的時(shí)間為t2,
電子打到熒光屏上的側(cè)移量為y2,如圖所示,
水平方向:l2=v0t2,
豎直方向:y2=vyt2,
解得:y2=
U2l1l2
2dU1

電子打到熒光屏上的位置偏離屏中心距離:Y=y1+y2=
(2l2+l1)U2l1
4U1d
;
(2)將U1=100v,U2=100v,d=2cm l1=4cm l2=10cm,代入上式得:
Y0=
(2×10+4)×100×4
4×100×2
cm=12cm
答:(1)電子打到熒光屏上的位置偏離屏中心距離Y是
(2l2+l1)U2l1
4U1d

(2)若U1=100v,U2=100v,d=2cm l1=4cm l2=10cm,電子打到熒光屏上的位置偏離屏中心距離Y0是12cm.
點(diǎn)評(píng):帶電粒子在電場(chǎng)中類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的研究方法與平拋運(yùn)動(dòng)相似,采用運(yùn)動(dòng)的合成與分解,要熟練運(yùn)用動(dòng)能定理、牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)求得偏轉(zhuǎn)距離Y.對(duì)于電子離開(kāi)電場(chǎng)后勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程,也可以利用三角形相似法求解偏轉(zhuǎn)距離y2
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在如圖所示的真空管的,光照射到金屬鈉電極K上,如果有光電子逸出時(shí)就會(huì)奔向陽(yáng)極A,從而在電路中形成電流,G表就會(huì)偏轉(zhuǎn).在研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,用某種頻率的單色光a照射真空管鈉電極K時(shí),電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),而用另一頻率的單色光b照射真空管鈉電極K時(shí),電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),那么( 。

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A.增加b光的強(qiáng)度可能使電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn);

B.用a光照射真空管鈉電極K時(shí)通過(guò)電流計(jì)G的電流是由c到d;

C.光電管陰極K有光電子逸出時(shí),如果滑片P向左滑動(dòng),則從陰極K逸出的光電子的最大初動(dòng)能要增大;

D.采用比a光頻率更高的光時(shí),光電子的最大初動(dòng)能將增大。

 

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在如圖所示的真空管的,光照射到金屬鈉電極K上,如果有光電子逸出時(shí)就會(huì)奔向陽(yáng)極A,從而在電路中形成電流,G表就會(huì)偏轉(zhuǎn)。在研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,用某種頻率的單色光a照射真空管鈉電極K時(shí),電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),而用另一頻率的單色光b照射真空管鈉電極K時(shí),電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),那么


  1. A.
    增加b光的強(qiáng)度可能使電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn);
  2. B.
    用a光照射真空管鈉電極K時(shí)通過(guò)電流計(jì)G的電流是由c到d;
  3. C.
    光電管陰極K有光電子逸出時(shí),如果滑片P向左滑動(dòng),則從陰極K逸出的光電子的最大初動(dòng)能要增大;
  4. D.
    采用比a光頻率更高的光時(shí),光電子的最大初動(dòng)能將增大。

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如圖所示的真空管中,質(zhì)量為m,電量為e的電子從燈絲發(fā)出,經(jīng)過(guò)電壓加速后沿中心線射入相距為d的兩平行金屬板B、C間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,通過(guò)電場(chǎng)后打到熒光屏上,設(shè)B、C間電壓為,B、C板長(zhǎng)為l1,平行金屬板右端到熒光屏的距離為l,求:

⑴電子打到熒光屏上的位置偏離屏中心距離Y?(B、C間電壓為時(shí)電子能偏出極板).

⑵若=100v,=100v,d=2cm l1,=4cm l=10cm , 電子打到熒光屏上的位置偏離屏中心距離Y0?

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