Question

【题目】当金属的温度升高到一定程度时就会向四周发射电子，这种电子叫热电子，通常情况下，热电子的初始速度可以忽略不计。如图所示，相距为L的两块固定平行金属板M、N接在输出电压恒为U的高压电源上，M、N之间的电场近似为匀强电场，是匀强电场中将M、N两板间隔均分五等份的四个等势面，K是与M板距离很近的灯丝，通过小孔穿过M板与外部电源连接，电源给K加热从而产生热电子，不计灯丝对内部匀强电场的影响。热电子经高压加速后垂直撞击N板，瞬间成为金属板的自由电子，速度近似为零。电源接通后，电流表的示数温度为I，已知电子的质量为m、电量为e，求：

（1）电子达到c面瞬间的速度vc大小；

（2）N板受到电子撞击的平均作用力F大小；

（3）电路稳定的某时刻，M.N之间运动的热电子的总动能；

Answer 1

【答案】(1) (2) (3)

【解析】试题分析：(1)利用动能定理即可求出电子到c面的瞬时速度大小，

(2)对在一段时间内落在N板上的电荷利用动量动理求解到F；

(1)由动能定理可知，，解得： ；

(2)设时间经过N板的电量为q：

设时间落到N板上的电荷个数为N：

对时间内落到N板上的电荷整体应用动量定理：

解得：

由作用力与反作用力关系，N板受力；

(3)，，。

点晴：解决本题关键知道选取一段时间内的电荷为研究对象，并对其应用动量定理求出力F。