分析 (1)由動能定理求解帶電粒子從加速電場出來時的速度;
(2)以電場力的方向為y軸正方向,畫出電子在t=0時和t=t0時進入電場后沿電場力方向的速度vy隨時間t變化的vy-t圖象分別如圖a和圖b所示,根據(jù)牛頓第二定律求解加速度,再根據(jù)圖象與坐標軸圍成的面積計算位移;
(3)根據(jù)(2)可得射出偏轉(zhuǎn)電場的最大速度和最小速度,根據(jù)動能定理得到射出電場時的動能,再求解比值.
解答 解:(1)由動能定理得:qU0=12mv12 解得v1=1×106m/s;
(2)以電場力的方向為y軸正方向,畫出電子在t=0時和t=t0時進入電場后沿電場力方向
的速度vy隨時間t變化的vy-t圖象分別如圖a和圖b所示,設(shè)兩平行板之間的距離為d.
根據(jù)牛頓第二定律可得粒子在電場中運動的加速度大小為a=qEm=qU0md;
圖a中,v1y=at0=qU0mdt0
v2y=a•2t=2qU0mdt0,
由圖(a)可得電子的最大側(cè)移為:
Symax=v1y2t0+v1yt0+v1y+v2y2t0=3qU0t20md;
而Symax=\fracysmmqg82,
解得:d=√6qU0mt0=√6×3.2×10−10×25001.6×10−14×2×10−6m=3.464cm
由圖(b)可得電子的最小側(cè)移為
Symin=12v1yt0+v1yt0=3qU0t202md=4symsio4,
所以Symax=\fracqs0ek4a2=1.732cm
Symin=\fracumuc6sm4=0.866cm
(3)根據(jù)(2)可得:v21y=(qU0mdt0)2=qU06m,
v22y=(qU0md2t0)2=2qU03m,
電子經(jīng)電壓U0加速:qU0=12mv20,
所以EkmaxEkmin=12mv2212mv21=12m(v20+v22y)12m(v20+v21y)=qU0+qU03qU0+qU012=1613.
答:(1)帶電粒子從加速電場出來時的速度1×106m/s;
(2)這些粒子剛穿過兩板時,偏轉(zhuǎn)位移的最大值為1.732cm,最小值為0.866cm;
(3)偏轉(zhuǎn)位移為最大值和最小值的情況下,帶電粒子在剛穿出兩板之間時的動能之比為16:13.
點評 有關(guān)帶電粒子在勻強電場中的運動,可以從兩條線索展開:其一,力和運動的關(guān)系.根據(jù)帶電粒子受力情況,用牛頓第二定律求出加速度,結(jié)合運動學(xué)公式確定帶電粒子的速度和位移等;其二,功和能的關(guān)系.根據(jù)電場力對帶電粒子做功,引起帶電粒子的能量發(fā)生變化,利用動能定理進行解答.
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 一秒 | B. | 2016年9月15日22時04分09秒 | ||
C. | 3千萬年 | D. | 30天 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 三種粒子從A板運動到熒光屏經(jīng)歷的時間相同 | |
B. | 三種粒子打到熒光屏上的位置相同 | |
C. | 加速電場的電場力對三種粒子做功之比為1:2:4 | |
D. | 偏轉(zhuǎn)電場的電場力對三種粒子做功之比為1:1:2 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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