解题思路:(1)离子在电场中加速运动电场力做正功,根据动能定理,即可求解出进入偏转电场的初速度,离子在偏转电场中做类平抛运动,水平方向匀速直线运动
根据位移公式可计算时间;先根据牛顿第二定律求出在偏转电场中的加速度,离子在偏转电场中做类平抛运动,竖直方向初速度为零的匀加速直线运动,可以根据位移公式y=[1/2]at2计算偏转位移;
(2)离子离开偏转电场时的偏转角θ的正切值tanθ等于竖直方向的速度比上水平方向的速度,根据在竖直方向上离子做匀加速度直线运动的速度公式vy=at可计算出竖直方向的速度.
(1)离子在加速电场中运动的过程中,只有电场力做功W=qU,根据动能定理得:
qU1=[1/2]mv02
解得:v0=
2qU1
m
离子在偏转电场中做类平抛运动,水平方向匀速直线运动
所以:L=v0t
解得:t=[L
v0=
L
2qU1/m]=L
m
2qU1
偏转电场的场强:E=
U2
d,则离子所受的电场力:F=qE=
qU2
d
根据牛顿第二定律:qE=ma
解得:a=
qU2
md
离子在偏转电场中做类平抛运动,竖直方向初速度为零的匀加速直线运动:
所以:y=[1/2]at2=[1/2]×
qU2
md×(L
m
2qU1)2=
L2U2
4dU1
(2)竖直方向上的速度vy=at=
qU2
md×[L
v0
所以离子离开偏转电场时的偏转角θ的正切值tanθ=
vy
v0=
qU2L
mdv02
又因为qU1=
1/2]mv02
联立解得:tanθ=
U2L
2dU1
答:离子离开电场时的偏转量为
L2U2
4dU1,偏转角为arctan
U2L
4dU1.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动.
考点点评: 本题关键是分析清楚粒子的运动规律,对于类平抛运动,可以运用正交分解法分解为初速度方向的匀速直线运动和沿电场力方向的匀加速直线运动.