如图所示,两平行金属板A、B长l=8cm,两板间距离d=8cm.一带正电的粒子电荷量q=10-10C,质量m=10-20

1个回答

  • 解题思路:(1)带电粒子在离开电场后将做匀速直线运动,由相似三角形知识即可求解;

    (2)先求出粒子从电场中飞出时的侧向位移,根据侧向位移表达式求平行板间的电势差;

    (3)设粒子从电场中飞出时的速度方向与水平方向的夹角为θ,根据速度关系求出夹角,画出轨迹,由几何知识可得粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径,根据半径公式即可求解磁场强度.

    (1)令带电粒子射出电场时偏离中心线RO的距离为y,穿越MN是偏离中心线RO的距离为Y=12cm,由于带电粒子离开电场后将做匀速直线运动,由相似三角形知识可得:

    [y/Y=

    l

    2

    l

    2+L]

    可得带电粒子射出电场时偏离中心线RO的距离y=

    l

    2

    l

    2+LY=

    8

    2

    8

    2+12×12cm=3cm

    粒子在偏转电场中做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动有:

    l=v0t

    所以粒子运动时间t=

    l

    v0=

    8×10−2

    2×106s=4×10−8s

    粒子在竖直方向做初速度为0的匀加速直线运动有:

    y=

    1

    2at2

    得粒子的加速度a=

    2y

    t2

    所以粒子离开电场时竖直方向的速度

    vy=at=

    2y

    t2t=

    2y

    t=

    2×3×10−2

    4×10−8m/s=1.5×106m/s

    所以粒子射出电场时的速度大小

    v=

    v20+

    v2y=

    (2×106)2+(1.5×106)2m/s=2.5×106m/s

    (2)粒子在偏转电场中的加速度a则

    a=

    qE

    m=

    q

    U

    d

    m

    所以偏转电场的电势差U=[mad/q]=

    m

    2y

    t2d

    q=

    10−20×

    2×3×10−2

    (4×10−8)2×8×10−2

    10−10V=300V

    (3)(3)设粒子从电场中飞出时的速度方向与水平方向的夹角为θ,则:

    tanθ=

    vy

    v0=

    1.5×106

    2×106=

    3

    4

    所以θ=37°

    轨迹如图所示

    由几何知识可得粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径:R=

    L

    2

    sinθ=

    12×10−2

    2

    0.6=0.1m

    由:qvB=m

    v2

    R

    代入数据,解得:B=

    mv

    qR=

    10−20×2.5×106

    10−10×0.1T=2.5×10−3T

    答:(1)粒子射出电场时,偏离中心线RO的距离为3cm及射出电场时的速度大小为2.5×106m/s;

    (2)两板间的电势差U=300V;

    (3)匀强磁场的磁感应强度大小为2.5×10-3T.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.

    考点点评: 本题应注意粒子的运动过程,粒子先做类平抛运动,再做匀速直线运动,最后应做圆周运动,其中最后速率保持不变是本题中的关键,也是出题人设置的一个陷阱;要求学生应认真审题,彻底明白题意才能正确求解.同时还应注意题目中的几何关系的掌握.