先后让一束电子和一束氢核通过同一对平行板形成的偏转电场.在下列两种情况下,分别求出电子偏角的正切与氢核偏角的正切之比.

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  • 解题思路:粒子在偏转电场中,做类平抛运动,由牛顿第二定律求得加速度.粒子垂直电场方向做匀速直线运动,由水平位移l和v0求出运动时间.粒子在电场方向做初速度为零的匀加速运动,并由三角函数,求出偏角的正切.

    粒子在偏转电场中做类平抛运动,由动力学知识可得:

    水平方向 L=v0t

    加速度 a=[eU/md]

    竖直分速度vy=at

    速度偏向角的正切 tanθ=

    vy

    v0=[eUL

    md

    v20

    (1)如果电子和氢核的初速度相同,由上公式,可知偏转角的正切值与质量成反比,所以离开时电子偏角的正切和氢核偏角的正切之比为

    tanθe

    tanθH=

    mH

    me;

    (2)如果电子和氢核的初动能相同,由上公式,可知偏转角的正切值与电量成正比,所以离开时氦核偏角的正切和氢核偏角的正切之比为

    tanθe

    tanθH=

    1e/1e=1.

    答:(1)电子与氢核的初速度相同,离开时电子偏角的正切和氢核偏角的正切之比为

    tanθe

    tanθH=

    mH

    me];

    (2)如果电子和氢核的初动能相同,离开时氦核偏角的正切和氢核偏角的正切之比为

    tanθe

    tanθH=

    1e

    1e=1.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动

    考点点评: 本题是带电粒子先加速后偏转问题,电场中加速根据运动学公式求解获得的速度、偏转电场中类平抛运动的研究方法是运动的分解和合成,常规问题.