如图所示,两平行金属板A、B水平放置,板长L 1 =8cm,板间距离d=8cm,板间电压U=300V.一质量m=10 -

如图所示,两平行金属板A、B水平放置,板长L 1 =8cm,板间距离d=8cm,板间电压U=300V.一质量m=10 -20 kg,电量q=10 -10 C的带正电的粒子(重力不计),以初速度v 0 =2×10 6 m/s从两板中央垂直电场线飞入电场,粒子飞出平行板电场后,进入CD、EF间的无电场区域,已知两界面CD、EF相距为L 2 =12cm,粒子穿过界面EF后,又射入固定在中心线上O 2 处的点电荷Q形成的电场区域,且粒子在EF右侧运动过程中速率始终不变.求
(1)粒子飞出平行板电场时的速度大小和方向?
(2)粒子穿过界面EF时偏离中心线O 1 O 2 的距离?
(3)点电荷Q的电量和电性?(静电力常数k=9×10 9 N m 2 /C 2
zzy_tt 1年前 已收到1个回答 举报

阿闲2000 幼苗

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(1)粒子在水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速直线运动;
运动时间t=
L
v ;
加速度a=
Uq
md
竖直分速度v y =at=
UqL
mdv =
300× 10 -10 ×0.08
10 -20 ×0.08×2× 10 6 =1.5×10 6 m/s;
故合速度V=
v 0 2 +
v 2y =2.5×10 6 m/s;
合速度与水平向的夹角的正切值tanθ=
v y
v 0 =
3
4 ,速度方向与水平方向成37°;
即粒子的速度为2.5×10 6 m/s,方向与水平方向成37°.
(2)粒子在电场内竖直方向的位移y=
1
2 at 2 =
1
2
Uq
md (
L
v 0 ) 2 =0.03m;
而粒子在CD、EF之间做匀速直线运动,运动时间取决于水平方向上速度
t 2 =
L 2
v 0
竖直向上的位移y 2 =v y t 2 =1.5×10 6
0.12
2× 10 6 m=0.09m;
故粒子穿过界面EF时偏离中心线O 1 O 2 的距离为y 1 +y 2 =0.03m+0.09m=0.12m;
即粒子偏离中心线的距离为0.12m;
(3)因粒子在EF的右侧速率保持不变,粒子应做圆周运动,库仑力充当粒子转动需要的向心力;
故Q应带负电;
如图所示,由几何知识可知,转动半径R=0.15m;
由k
Qq
R 2 =m
v 2
R 可得:
Q=
m v 2 R
kq =1.04×10 -8 C;
即点电荷带负电,电量为1.04×10 -8 C.

1年前

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