Question

【题目】如图所示，虚线MN左侧有一场强为E1＝E的匀强电场，在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为E2＝2E的匀强电场，在虚线PQ右侧相距为L处有一与电场E2平行的屏。现将一电子(电荷量为e，质量为m，不计重力)无初速度地放入电场E1中的A点，A点到MN的距离为，最后电子打在右侧的屏上，AO连线与屏垂直，垂足为O，求：

（1）电子射入电场E2时的速度V0大小；

（2）电子从释放到打到屏上所用的时间t；

（3）电子在整个过程变化的电势能是多少？

Answer 1

【答案】（1） (2) 3 (3)电势能减少

【解析】

（1）根据动能定理求解射入电场E2时的速度；

（2）电子在中做类平抛运动，处电场后做匀速直线运动；

（3）根据功能关系求解电势能的变化；

（1）在左侧电场中根据动能定理可以得到：

则电子射入电场E2时的速度为：；

(2)电子在电场E1中做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为a1，时间为t1，由牛顿第二定律得：

电子进入电场E2时的速度为：，则

进入电场E2到PQ水平方向做匀速直线运动，时间为：

出电场后到光屏的时间为：

电子从释放到打到屏上所用的时间为：

联立求解得：；

(3)电子在电场E1中电场力做功为：

进入电场E2后，电场力做功为：

根据牛顿第二定律可知：

侧移：

根据功能关系可知电势能的变化量为：

联立可以得到：

即电势能减小。