如图所示,一个电子(质量为m)电荷量为e,以初速度v0沿着匀强电场的电场线方向飞入匀强电场,已知匀强电场的场强大小为E,不计重力,问:(1)电子在电场中运动的加速度.(2)电子进入电场的最大距离.(3)电子进入电场最大距离的一半时的动能.

问题描述:

如图所示,一个电子(质量为m)电荷量为e,以初速度v0沿着匀强电场的电场线方向飞入匀强电场,已知匀强电场的场强大小为E,不计重力,问:

(1)电子在电场中运动的加速度.
(2)电子进入电场的最大距离.
(3)电子进入电场最大距离的一半时的动能.

(1)由牛顿第二定律,F=ma,得:
a=

F
m
eE
m
 
(2)由运动学公式,得:
S=
v
2
0
2a
=
m
v
2
0
2eE

(3)根据动能定理得:−eE•S=0−
1
2
m
v
2
0

电子进入电场最大距离的一半时的动能:EK
1
2
m
v
2
0
−eE•
1
2
S=
1
4
m
v
2
0

答:(1)电子在电场中运动的加速度为
eE
m
. (2)电子进入电场的最大距离为
m
v
2
0
2eE
.(3)电子进入电场最大距离的一半时的动能是
1
4
m
v
2
0

答案解析:(1)电子在匀强电场中受到电场力作用,由牛顿第二定律可求得加速度.
(2)电子受到的电场力方向与初速度方向相反,做匀减速直线运动,当速度减小到零时,距离达到最大,由运动学公式求出进入电场的最大距离.
(3)根据动能定理即可求得结果.
考试点:匀强电场中电势差和电场强度的关系.

知识点:本题电子在匀强电场中做匀变速直线运动,由牛顿定律和运动学公式结合处理,也可以由动能定理求解.