当金属的温度升高到一定程度时就会向四周发*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...

问题详情：

当金属的温度升高到一定程度时就会向四周发*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E2上，M、N之间的电场近似为匀强电场，a、b、c、d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E1连接，电源E1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，电流表的示数稳定为I，已知电子的质量为m、电量为e。求：

（1）电子达到N板前瞬间的速度vN大小；

（2）N板受到电子撞击的平均作用力F大小；

（3）a等势面处电子的总动能Ek 。

【回答】

（1）动能定理：，

解出                             ……(3分)

（2）设∆t时间经过N板的电量为Q:   Q=I∆t          ……(1分)   

设∆t时间落到N板上的电荷个数为N1:  

                          ……(1分)

对∆t时间内落在N板上的电荷整体应用动量定理：

-F∆t=0-N1mv      ……(1分)

F= N1 m v / ∆t =         ……(1分)

由作用力与反作用力关系，N板受力为     ……(1分)

（3）设a面上电子个数为N2：

I=N2ev ,     ……(1分)

 ……(1分)

每个电子的动能：    ……(1分)

解得：              ……(1分)

注：实际是能流在a面处的密度，单位：J/m=N

知识点：带电粒子在电场中的运动

题型：计算题