一平行板电容器长l=10cm,宽a=8cm,板间距d=4cm,在板左侧有一足够长的“狭缝”离子源,沿着两板中心平面,连续

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  • 解题思路:(1)离子进入电场后做类平抛运动,先由类平抛运动的知识求出离子恰好从极板边缘射出时的电压,利用推论,求出离子打在屏上最大的偏转距离.即可得到离子打在屏上的区域面积;

    (2)在第(1)问的基础上,根据临界情况的电压,求出在一个周期内,离子打到屏上的时间.

    (1)设离子恰好从极板边缘射出时的电压为U0

    水平方向:l=v0t①

    竖直方向:[d/2]=[1/2]at2

    又a=[qU0/md]③

    由①②③得

    U0=

    md2

    v20

    ql2=

    0.042×(4×106)2

    2×1010×0.12 V=128V

    当U≥128V时离子打到极板上,当U<128V时打到屏上,可知,离子通过电场偏转距离最大为[1/2]d.

    利用推论:打到屏的离子好像是从极板中心沿直线射到屏上.

    由三角形相似可得

    l

    2+

    l

    2

    l

    2=

    y

    d

    2

    解得打到屏上的长度为y=d

    又由对称知,离子打在屏上的总长度为2d

    区域面积为S=2y•a=2ad=64cm2

    (2)在前[1/4]T,离子打到屏上的时间t0=[128/200]×0.005s=0.0032 s;

    又由对称性知,在一个周期内,打到屏上的总时间t=4t0=0.0128s.

    答:(1)离子打在屏上的区域面积为64cm2

    (2)在一个周期内,离子打到屏上的时间为0.0128s..

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动.

    考点点评: 本题是类平抛运动的问题,采用运动的分解方法处理,关键是挖掘隐含的临界条件,并且巧妙利用推论进行研究.