质子和α粒子以相同的动能垂直于电场线方向射入同一个偏转电场,穿过电场后,它们的侧向移动的距离之比是______;所增加的

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  • 解题思路:质子和α粒子都垂直于电场线方向进入偏转电场,都做类平抛运动,运用运动的分解法研究运动时间关系,根据牛顿第二定律和位移公式结合得到侧向移动的距离表达式,即可研究侧向移动的距离之比.由动量定理及动能定理列式求解所增加的动量和动能之比.

    对于任一粒子垂直于电场线方向进入偏转电场后,沿初速度方向都做匀速直线运动,运动时间为:t=[L

    v0

    侧向位移为 y=

    1/2]at2=

    EqL2

    2m

    v20

    又 初动能 Ek0=[1/2]m

    v20

    联立得:y=

    EL2q

    4Ek0

    由题:Ek0相同,E、L也相同,则y∝q

    质子和α粒子的电荷量之比为1:2,所以它们的侧向移动的距离之比是1:2.

    根据动量定理:△P=I=Ft得:△P=Ft=Eq

    L

    v0,又 初动能 Ek0=[1/2]m

    v20,

    联立得:△P=

    EqL

    m

    2Ek0,因为:质子和α粒子的电荷量之比为1:2,质量之比为:1:4

    所以:增加的动量之比为:1:4

    电场力做功W=qEy,根据动能定理得:

    动能的增量△Ek=W=qEy=qE•

    EL2q

    4Ek0=

    q2E2L2

    4Ek0∝q2

    所以得所增加的动能之比是1:4.

    故答案为:1:2、1:4、1:4.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动.

    考点点评: 本题是带电粒子在匀强电场中做类平抛运动的类型,基本方法是运动的合成与分解,并要抓住场强E、电场的宽度L等相等条件,列出一般的表达式,再求解比例.

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