如图所示,水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d=0.10m,a、b间的电场强度为E=5.0×105N/C,b板下方整

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  • 解题思路:粒子进入电场中,在电场力作用下加速运动,由动能定理可求出出电场的速度大小及方向.当粒子进入磁场中,由洛伦兹力作用做匀速圆周运动,由牛顿第二定律与几何关系可求出PQ间距.再根据运动周期公式,结合轨迹对应的圆心角,即可求解粒子从P运动到Q的时间.

    (1)粒子从a板左端运动到P处,

    由动能定理得:qEd=[1/2mv2−

    1

    2m

    v20]

    代入有关数据,解得:v=

    2

    3

    3×106m/s

    cosθ=

    v0

    v,

    代入数据得θ=30°

    粒子在磁场中做匀速圆周运动,圆心为O,半径为r,如图.由几何关系得:

    [L/2=rsin30°

    又qvB=m

    v2

    r]

    联立求得:L=

    mv

    qB

    代入数据解得:L=5.8cm.

    (2)周期T=

    2πm

    qB

    粒子从P运动到Q的时间:t=

    2πT

    由以上两式代入数据解得:t=

    π

    6×10−7s=5.2×10−8s

    答:(1)P、Q之间的距离L=5.8cm;

    (2)粒子从P运动到Q的时间5.2×10-8s.

    点评:

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

    考点点评: 本题考查带电粒子在电场、磁场中两运动模型:匀速圆周运动与类平抛运动,及相关的综合分析能力,以及空间想像的能力,应用数学知识解决物理问题的能力,同时掌握牛顿第二定律与运动学公式相综合,并理解运动的半径与周期公式的应用.