一束电子流在U1=500V的电压作用下加速度后垂直于平行板间的匀强电场飞入两板间的*,如图所示.若平行板间的距离d=1cm,板长l=5cm,求:至少在平行板上加多大电压U2才能使电子不再飞出

问题描述:

一束电子流在U1=500V的电压作用下加速度后垂直于平行板间的匀强电场飞入两板间的*,如图所示.若平行板间的距离d=1cm,板长l=5cm,求:至少在平行板上加多大电压U2才能使电子不再飞出平行板?

电子经U1加速时,电场力做正功,根据动能定理可得
   eU1=

1
2
m
v 20
       
电子飞入平行板电场后做类平抛运动,在水平方向电子做匀速直线运动.
当使电子恰好不飞出平行板时,电子轨迹与下边缘相切,最大运动时间
  t=
L
v0

在竖直方向电子做初速度为零的匀加速直线运动,其加速度为
a=
eU2
md

根据运动学公式
d
2
=
1
2
at2
由以上各式解得:U2=2U1
d2
L2
=40V 
答:至少在平行板上加40V电压U2才能使电子不再飞出平行板.