当金属的温度升高到一定程度时就会向四周发射电子，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 。
答案
（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
等. 
