<過去問同じ FK401 A-1>

これはほぼ高校物理の問題ですね。

 

(1)電子に加わる力F、電子の質量m、加速度aとするとF=maであり、電界中の電子(電荷−q)が受ける力Fは電界の向きと反対でその大きさ|F|=|-qE|=qEであるからa=qE/mとなる。

 

(2)電極に平行な方向には力が作用しないので、電子は(電極に平行な方向には)等速運動をすることになるから求める時間tはt=ℓ/vである。

 

(3)(電極と垂直な)電界方向には力が作用するので電子は加速度運動をする。題意より電界方向の初速=0であるからt秒後の電界方向の移動距離(変位)yはy=0・t+(1/2)at^2となるから、y=(1/2)at^2=(1/2)×qE/m×(ℓ/v)^2=Eql^2/2mv^2となる。