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如图所示,两块长3cm的平行金属板AB相距1cm,并与300V直流电源的两极相连接,φA<φB.如果在两板正中间有一电子(m=9×10-31kg,e=-1.6×10-19C),沿着垂直于电场线方向以2×107m/s的速度飞入,则:(1)电子能否飞离平行金属板?(2)如果由A到B分布宽1cm的电子带通过此电场,能飞离电场的电子数占总数的百分之几?

2019-06-26

如图所示,两块长3cm的平行金属板AB相距1cm,并与300V直流电源的两极相连接,φA<φB.如果在两板正中间有一电子(m=9×10-31kg,e=-1.6×10-19C),沿着垂直于电场线方向以2×107m/s的速度飞入,则:
(1)电子能否飞离平行金属板?
(2)如果由A到B分布宽1cm的电子带通过此电场,能飞离电场的电子数占总数的百分之几?
优质解答
(1)当电子沿AB两板正中央以v0=2×107m/s的速度飞入电场时,若能飞出电场,则电子在电场中的运动时间为
t=
L
v0

在沿AB方向上,电子受电场力的作用,在AB方向上的位移为
y=
1
2
at2
又a=
F
m
=
eE
m
=
eUAB
md

由①②③式得
y=
1
2
eUAB
md
L
v0
2=
1
2
×
1.6×10−19×300
9×10−31×1×10−2
×(
3×10−2
2×107
)2
=0.6cm,
d
2
=0.5cm
,y
d
2
,故粒子不能飞出电场.
(2)由(1)知,与B板相距为y的电子不能飞出电场的,而能飞出电场的电子带宽度为:x=d-y=1-0.6=0.4cm,
故能飞出电场的电子数占总电子数的百分比为:n=
x
d
×100%=40%

答:(1)电子不能能飞离平行金属板,
(2)能飞离电场的电子数占总数的百分之40.
(1)当电子沿AB两板正中央以v0=2×107m/s的速度飞入电场时,若能飞出电场,则电子在电场中的运动时间为
t=
L
v0

在沿AB方向上,电子受电场力的作用,在AB方向上的位移为
y=
1
2
at2
又a=
F
m
=
eE
m
=
eUAB
md

由①②③式得
y=
1
2
eUAB
md
L
v0
2=
1
2
×
1.6×10−19×300
9×10−31×1×10−2
×(
3×10−2
2×107
)2
=0.6cm,
d
2
=0.5cm
,y
d
2
,故粒子不能飞出电场.
(2)由(1)知,与B板相距为y的电子不能飞出电场的,而能飞出电场的电子带宽度为:x=d-y=1-0.6=0.4cm,
故能飞出电场的电子数占总电子数的百分比为:n=
x
d
×100%=40%

答:(1)电子不能能飞离平行金属板,
(2)能飞离电场的电子数占总数的百分之40.
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