如图甲所示,M、N为水平放置的平行板电容器的两极板,极板长L=0.2m,两板间距d=0.145m,在M、N间加上如图乙所

1个回答

  • 解题思路:(1)带电粒子在电场中做直线运动,可能在半个周期内到达N板,否则,每半周期内的位移相等;

    (2)带电粒子从靠近M板的左边缘处以初速度v0水平射入两极板间,且粒子沿水平方向离开电场,说明了两点:运动的时间是周期的整数倍,没打到极板上.根据以上两点,列出公式,即可解答.

    (1)带电粒子在电场中 受到的电场力:F=qE=

    qU

    d

    它的加速度:a=

    F

    m,

    半个周期内的位移:x=

    1

    2at2

    代入数据,得:x=2.5×10-2m

    因此,粒子在半周期内不能达到N板,后半周期内它做减速运动,且t=T时,速度恰好为0,之后重复该周期内的运动,直到达到N极板.

    又[L/x=

    0.145

    2.5×10−2=5.8

    故时间t应在2.5T到3T之间,2.5T后,粒子做减速运动,x′=d-5.5×2x=0.02m

    粒子的加速度大小也是a,由公式:x′=vt+

    1

    2at2

    得:x′=a

    T

    2•t′−

    1

    2at′2

    代入数据,解得:t′=5.53×10-4s

    总时间为:t总=2.5T+t′=5.553×10−3s

    (2)由题意得,运动的时间是周期的整数倍,没打到极板上.粒子在电场中做加速-减速运动,没打到极板上,说明沿着电场线方向的位移不超过

    d

    2],故运动的时间也不

    t总

    2,合适的时间点只有当t=T的时候,即粒子穿越电场的时间为T,由公式得:L=v0T

    解得:v0=100m/s

    答:(1)粒子从M板运动到N板所经历的时间是5.553×10-3

    (2)粒子沿水平方向离开电场,求初速度v0的大小为100m/s.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动.

    考点点评: 该题考查带电粒子在电场中 的运动,由于电场具有周期性,因此粒子的运动也有周期性,在解题的过程中要抓住这一特征.属于难题.