(2007•福建模拟)如图所示,在厚铅板A表面上放有一放射源M,它可向各个方向射出相同速率的质量为m、电量为q的β粒子(

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  • 解题思路:把粒子的运动分解为沿平行于极板方向上的匀速运动,垂直于极板方向上先在电场中加速,后匀速运动.粒子在电场中沿电场方向做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律求出加速度,根据匀变速运动的位移公式求出在电场中运动的时间,离开电场后,沿原来的方向做匀速运动,根据位移公式求出时间,这两段时间之和,就是粒子运动的总时间.粒子在平行于极板方向上一直做匀速直线运动,根据运动的等时性,运用位移公式可以计算出粒子从放射源射出的速率.

    (1)沿A板平行射出的粒子到达荧光屏C时离圆形亮斑中心最远.

    (2)沿A板平行射出的粒子,到达荧光屏C时离圆形亮斑中心的距离为R,粒子在电场中运动时间为t1

    则:粒子在AB间沿电场方向做匀加速直线运动,位移为:d=

    1

    2at12

    根据牛顿第二定律,加速度为:a=

    qU

    md

    由以上二式∴t1=

    2md2

    qU

    粒子在BC间沿水平方向是匀速直线运动,运动时间t2

    则:匀速运动的速度为在电场中加速的末速度为:vx=at1=

    2qU

    m

    匀速运动的位移为L=vxt2

    ∴t2=

    mL2

    2qU

    在垂直于电场方向(平行于极板方向)上一直以初速度v0做匀速运动

    ∴R=v0(t1+t2

    ∴v0=

    R

    t1+t2=

    R

    2md2

    qU+

    mL2

    2qU=

    R

    m

    2qU(2d+L)=

    R

    2d+L

    2qU

    m

    答:(1)沿A板平行射出的粒子到达荧光屏C时离圆形亮斑中心最远.

    (2)β粒子从放射源M射出的速率为

    R

    2d+L

    2qU

    m.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;氢原子的能级公式和跃迁.

    考点点评: 本题的难点是如何把粒子运动进行分解,粒子的运动可以分解为沿平行于极板方向上的匀速运动,垂直于极板方向上先在电场中加速,后匀速运动,这是解题的关键.

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