解:(1)在加速电压一定时,偏转电压U′越大,电子在极板间的偏转距离就越大。当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出,此时的偏转电压,即为题目要求的最大电压。加速过程,由动能定理得:
①
进入偏转电场,电子在平行于板面的方向上作匀速运动:l=v0t ②
在垂直于板面的方向上作匀加速直线运动,加速度: ③
偏转距离: ④
能飞出的条件为: ⑤
解①~⑤式得:V
即要使电子能飞出,所加电压最大为400V
(2)设此时电场内的偏移量为Y,则由几何关系得:
(l/2)/(l/2+L)=y/R ①
又因 ②
③
解得:U"=200V
即加在两极板上的电压最大不得超过200V
如图所示,一根长L=2 m的绝缘细管AB被置于匀强电场E中,其A、B两端正好处于电场的左右边界上,倾角α=37°,电场强度E=103 V/m,方向竖直向下,管内有一个带负电的小球,质量m=10-4 kg,电荷量q=2×10-6 C,从A点由静止开始运动,已知小球与管壁的动摩擦因数为0.5。求:
(1)小球运动过程中所受的摩擦力的大小;
(2)小球从B点射出时的速度。(取g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
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