解题思路:(1)粒子在电场中做类平抛运动,若打在极板上,沿电场方向的分运动决定其运动时间,若穿出电场,则有沿极板方向的匀速直线运动计算时间(2粒子在电场中仅受电场力作用,由牛顿第二定律得计算其加速度(3)由竖直方向的分运动为匀加速直线运动,求解分位移(4)穿出电场的速度是合速度,有平行四边形定则求解
(1)匀强电场的电场强度为:
E=[U/d]①
带电粒子在匀强电场中的加速度为:
a=[Eq/m]②
假设粒子能穿出电场,则运动时间为:
t=[L
V0=
10×10−2/2]s=5×10-2s③
此时间内粒子沿电场方向的加速的位移为:
s=[1/2]at2④
由①②③④得,s=10-2m=[d/2]
故粒子恰好穿出磁场,原假设正确
(2)由①②式得,a=[Uq/dm]=
800×1×10−9
2×10−2×5×10−6m/s2=8m/s2
(3)由(1)解析可知粒子恰好穿出电场,故粒子沿竖直方向的位移为1×10-2m
(4)粒子沿竖直方向的分速度:v1=at=8×5×10-2m/s=0.4m/s
故穿出电场后的速度大小为v=
v21+v20=
22+(0.4)2m/s=2.04m/s
答:(1)粒子在电场中运动的时间为5×10-2s
(2)粒子在电场时的加速度为8m/s2
(3)粒子出电场沿竖直方向的位移为1×10-2m
(4)穿出电场的速度为2.04m/s
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动.
考点点评: 带电粒子在匀强电场中的运动是考察的热点,关键是做好受力分析,明确粒子的运动情景,然后运用分解的观点或动能定理等逐步求解