如图所示,电子源每秒钟发射2.5×1013个电子,电子以v0=8.0×106m/s的速度穿过P板上A孔,从M、N两平行板正中央进入两板间,速度方向平行于板M且垂直于两板间的匀强磁场,两极

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动量定理/2022-11-15 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,电子源每秒钟发射2.5×1013个电子,电子以v0=8.0×106m/s的速度穿过P板上A孔,从M、N两平行板正中央进入两板间,速度方向平行于板M且垂直于两板间的匀强磁场,两极板M、N间电压始终为UMN=80.0V,两板距离d=1.00×10-3m,电子在板M、N间做匀速直线运动后进入由C、D两平行板组成的已充电的电容器中,电容器电容为8.0×10-8F,电子打到D板后就留在D板上.在t1=0时刻,D板电势较C板的电势高818V,在t2=T时刻,开始有电子打到M板上,已知电子质量m=9.1×10-31kg、电荷量e=1.6×10-19C,两板C、P均接地,电子间不会发生碰撞(忽略电子所受的重力).求:
(1)两极板M、N间匀强磁场的磁感应强度B;
(2)T时刻打到M板上每个电子的动能EK(以eV为单位);
(3)最终到达D板的电子总数n;
(4)在t3=
3
5
T
时刻,每个电子作用到D板的冲量I.
魔方格

◎ 答案

(1)由于电子在M、N板间做匀速直线运动,所以eE=eBv0
B=
E
v0
=
UMN
dv0
=
80.0
1.0×10-3×8.0×106
=1.0×10-2T

(2)开始有电子打在M板上,表示电子刚好不能到达D板,从C板小孔反向折回时,
动能仍为  EK0=
1
2
m
v20
=
9.1×10-31×(8.0×166)2
2×1.6×10-19
eV=182eV

折返的电子,从C板小孔到M板的过程:e?
UMN
2
=EK-EK0

EK=EK0+
eUMN
2
=222eV

(3)电子刚不能到达B板时,C、D间的电势差:UCD=
EK0
e
=182V

从t1=0起电容器C、D板间的电压变化为:△U=UCD-UCD=182V-(-818V)=1000V
D板的电量变化量为:△Q=C?△U=8.0×10-8×1000C=8.0×10-5C
到达D的电子数为:n=
△Q
e
=
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