题目内容

如图所示,两平行金属板ABl=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,即UAB=300V。一带正电的粒子电量qC,质量m??kg,从R点沿电场中心线垂直电场线飞入电场,初速度v0=2×106m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面MNPS间的无电场区域后,进入固定在中心线上的O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响)。已知两界面MNPS相距为L=12cm,粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏EF上,O点距PS  9 cm。求(静电力常数k=9×109??N·m2/C2

求粒子从电场中飞出时的侧向位移为h

求粒子穿过界面PS时偏离中心线OR的距离为y

(3)求粒子从匀强电场中飞出时的速度v

(4)求粒子刚进入点电荷的电场时速度与其电场线的夹角??

(5)求点电荷的电量Q

(6)若在界面PS处放一荧光屏,在两板上改加如图所示的随时间变化的电压。则由于视觉暂留和荧光物质的残光特性,则电子打在荧光屏上后会形成一个什么图形?其范围如何?

(1)3cm  (2)12cm  (3)

(4)??=900(5)1.04×10-8C(6)在荧光屏上形成一条亮线  0.12m


解析:

(1)设粒子从电场中飞出时的侧向位移为h,

则:              (1分)                            

 

       即:  (1分)                 

代入数据,解得:        h=0.03m=3cm       (1分)

(2)设穿过界面PS时偏离中心线OR的距离为y ,由带电粒子在离开电场后将做匀速直线运动,由相似三角形知识得:                      

        (1分)                                             

代入数据,解得:      y=0.12m=12cm      (1分)                       

(3)设粒子从电场中飞出时沿电场方向的速度为vy

则:vy=at=

代入数据,解得:       vy=1.5×106m/s    (1分)                       

所以粒子从电场中飞出时沿电场方向的速度为:

           (1分)                        

设粒子从电场中飞出时的速度方向与水平方向的夹角为θ,则:

                 (1分)

(4)粒子刚进入点电荷的电场时速度与其电场线的夹角??=90(1分)

(5)设点电荷的电量Q

因为粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏上,所以该带电粒子在穿过界面PS后将绕点电荷Q作匀速圆周运动,其半径与速度方向垂直。

匀速圆周运动的半径:      (1分)                

由:             (2分)

代入数据,解得: Q=1.04×10-8C        (1分)

 (6)因为每个电子穿过偏转电场的时间极短,所以其中任意一个电子都在偏转电场中做类平抛运动。由(2)问结果知,其侧移量与对应的电压成正比。又因为电子是连续发射,所以会在荧光屏上形成一条亮线,其长度为: y=0.12m   (2分)

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