问题 计算题

1000eV的电子流在两极板中央斜向上方进入匀强电场,电场方向竖直向上,它的初速度与水平方向夹角为30°,如图。为了使电子不打到上面的金属板上,应该在两金属板上加多大电压U?

答案

至少500V

【错解分析】错解:电子流在匀强电场中做类似斜抛运动,设进入电场时初速度为v0

    得

因为电子流在电场中受到竖直向下电场力作用,动能减少。欲使电子刚好打不到金属板上有Vr=0,此时电子流动能

又由动能定理

,至少应加250V电压,电子才打不到上面金属板。

电子流在电场中受到电场力作用,电场力对电子做功We=Fes=eEs其中s必是力的方向上位移,即d/2,所以We=eU,U是对应沿d方向电势降落。则电子从C到A,应对应We=eUAC,故上面解法是错误的。

【正解】电子流在匀强电场中做类似斜抛运动,欲使电子刚好不打金属板上,则必须使电子在d/2内竖直方向分速度减小到零,设此时加在两板间的电压为U,在电子流由C到A途中,电场力做功We=EUAC,由动能定理

在匀强电场中,所以

至少应加500V电压,电子才打不到上面金属板上。

【点评】动能定理是标量关系式。不能把应用牛顿定律解题方法与运用动能定理解题方法混为一谈。

单项选择题
单项选择题