一束电子流在经U=5000V的加速电压加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示,若两板间距d=1.0cm,板长l=5.0cm,那么,要使电子能从平行板间的边缘飞出,两个极板上最多能加多大电压?( )A. 40 VB. 400 VC. 4000VD. 电子质量和电荷量未知,无法计算
问题描述:
一束电子流在经U=5000V的加速电压加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示,若两板间距d=1.0cm,板长l=5.0cm,那么,要使电子能从平行板间的边缘飞出,两个极板上最多能加多大电压?( )
A. 40 V
B. 400 V
C. 4000V
D. 电子质量和电荷量未知,无法计算
答
知识点:本题考查带电粒子在电场中先加速后偏转,结论与电子的电量和质量无关,在列式计算时应注意不要提前代入数值,应将公式简化后再计算,这样可以减少计算量.
电子的加速过程,由动能定理得:eU=
m1 2
.①
v
2
0
进入偏转电场,电子在平行于板面的方向上做匀速直线运动:l=υ0t.②
在垂直于极板的方向做初速度为零的匀加速直线运动,根据牛顿第二定律得:
a=
③eU′ md
偏转距离:y=
at2 ④1 2
联立①②③④得:y=
⑤U′l2
4dU
要使电子能从平行板间的边缘飞出的条件为:y≤
.⑥d 2
则得,
≤U′l2
4dU
d 2
解得,U′≤
U=2d2
l2
×5000V=400V2×12
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所以两个极板上最多能加多大电压为400V.
故选:B
答案解析:粒子先加速再偏转,由题意可知当电子恰好飞出时,所加电压最大;先由动能定理求得加速获得的速度,再由运动的合成与分解关系可得出电压值.
考试点:带电粒子在匀强电场中的运动.
知识点:本题考查带电粒子在电场中先加速后偏转,结论与电子的电量和质量无关,在列式计算时应注意不要提前代入数值,应将公式简化后再计算,这样可以减少计算量.