解题思路:根据粒子在电场中做类平抛运动,根据给出的数据绘出粒子运动轨迹,粒子轨迹求出粒子离开电场时侧向偏转位移y,又由于粒子进入电场时的速度不变,故粒子运动轨迹是相同的,故可以根据粒子射出电场时的侧向位移y可以判定能射出电场的粒子入射范围,从而据轨迹求粒子能打在屏上的范围.
设粒子质量为m,带电荷量为q,初速度为v0,带电粒子在匀强电场中做类平抛运动:
水平方向:位移l=v0t,则电场中运动时间为t=[l
v0,
竖直方向:位移y=
1/2]at2=[1/2]a
l2
v20①.
速度偏向角tanθ=
vy
vx=
at
v0=[al
v20
飞出电场后做匀速直线运动,匀速直线运动的竖直位移y1=ltanθ=
al2
v20②;
由①/②,可得
y
y1=
1/2],即y=
y1
2③.
由题意知总的竖直位移为:
y+y1=[1/2]l ④.
将③带入④,可得y1=[l/3],那么y=[l/6]
粒子从MN板间不同位置垂直进入电场.当粒子从贴近下板进入电场,其总的竖直位移与前面相同(因为场强、电量等量是相同的),即为[l/2],所以打在O点.当粒子恰好从上板边缘飞出电场时,斜向上匀速运动的竖直位移(与前面相同),即为[l/3].所以,从O点到最上端的距离为[l/2+
l
3=
5
6l
如图:
所以粒子打到屏上的范围为O点向上至
5
6l.
答:粒子打到竖直屏上的范围为为点上方【0,
5l
6]】
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动.
考点点评: 本题关键是由粒子在电场中做类平抛运动,根据由此判定粒子运动轨迹并能计算相关的侧位移量,掌握运动的合成与分解是关键.