题目内容
【题目】如图所示,氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E1,之后进入电场竖直向下的匀强电场E2发生偏转,最后打在屏上.整个装置处于真空中,不计粒子重力及其相互作用,那么( )
A. 偏转电场对三种粒子做功一样多
B. 三种粒子一定打到屏上的同一位置
C. 三种粒子运动到屏上所用时间相同
D. 三种粒子打到屏上时的速度一样大
【答案】AB
【解析】
由动能定理定理可求得粒子刚进入偏转电场时的速度。粒子进入偏转电场中做类平抛运动,由分位移公式得到粒子在偏转电场中的偏转距离,再由几何关系可明确粒子打在屏上的位置。根据电场力做功W=Eqy可分析偏转电场对粒子做功大小关系,结合动能定理分析粒子打到屏上时速度关系。
粒子在加速电场中加速,由动能定理可知:qU1=mv02-0;解得:v0=;粒子在加速电场中的运动时间:;粒子在偏转电场中做类平抛运动,运动时间:;在偏转电场中竖直分位移:;联立得,y与q、m无关,所以三种粒子在偏转电场中轨迹重合,离开偏转电场后粒子做匀速直线运动,因此三种粒子一定打到屏上的同一位置;加速电场对粒子做功为 W1=qU1,q和U1相等,所以加速电场E1对三种粒子做功相等。偏转电场E2对粒子做功:W2=qE2y,q、E2、y相等,则知偏转电场E2对三种粒子做功相等。故AB正确。离开偏转电场后粒子的运动时间:;粒子运动到屏上所用时间 t=t1+t2+t3=(2L1+L2+L3);因为m/q不等,所以t不等,故C错误。对整个过程,根据动能定理得 W=mv20,由于W相等,m不等,所以v不等,即三种粒子打到屏上时速度不等,故D错误。故选AB。
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