當金屬的温度升高到一定程度時就會向四周發*電子，這種電子叫熱電子，通常情況下，熱電子的初始速度可以忽略不計。如...

問題詳情：

當金屬的温度升高到一定程度時就會向四周發*電子，這種電子叫熱電子，通常情況下，熱電子的初始速度可以忽略不計。如圖所示，相距為L的兩塊固定平行金屬板M、N接在輸出電壓恆為U的高壓電源E2上，M、N之間的電場近似為勻強電場，a、b、c、d是勻強電場中將M、N兩板間隔均分五等份的四個等勢面，K是與M板距離很近的燈絲，通過小孔穿過M板與外部電源E1連接，電源E1給K加熱從而產生熱電子，不計燈絲對內部勻強電場的影響。熱電子經高壓加速後垂直撞擊N板，瞬間成為金屬板的自由電子，速度近似為零。電源接通後，電流表的示數穩定為I，已知電子的質量為m、電量為e。求：

（1）電子達到N板前瞬間的速度vN大小；

（2）N板受到電子撞擊的平均作用力F大小；

（3）a等勢面處電子的總動能Ek 。

【回答】

（1）動能定理：，

解出                             ……(3分)

（2）設∆t時間經過N板的電量為Q:   Q=I∆t          ……(1分)   

設∆t時間落到N板上的電荷個數為N1:  

                          ……(1分)

對∆t時間內落在N板上的電荷整體應用動量定理：

-F∆t=0-N1mv      ……(1分)

F= N1 m v / ∆t =         ……(1分)

由作用力與反作用力關係，N板受力為     ……(1分)

（3）設a面上電子個數為N2：

I=N2ev ,     ……(1分)

 ……(1分)

每個電子的動能：    ……(1分)

解得：              ……(1分)

注：實際是能流在a面處的密度，單位：J/m=N

知識點：帶電粒子在電場中的運動

題型：計算題