Question

【题目】如图所示，有三个质量相等，分别带正电、负电和不带电的粒子，从极板左侧中央以相同的水平速度v先后垂直地射入匀强电场中．分别落在正极板的a、b、c处，粒子所受重力不能忽略，则可知粒子a、b、c三个粒子在电场中的加速度有aa _____ab _____ac（填“”、“”或 “”），c粒子__________电（填“带正电”、“带负电” 或“不带电”）

Answer 1

【答案】 < < c粒子带负电

【解析】

不带电的粒子在电场中做平抛运动，带正电和带负电的粒子在电场中做类平抛运动，粒子在垂直电场方向做匀速直线运动，平行于电场方向做初速度为0的匀加速直线运动，根据垂直电场方向位移的大小可以判断运动时间的大小，再根据电场方向的初速度为0的匀加速直线运动求得加速大小关系，并由加速度大小关系确定电场力的方向即电荷的种类．

由题意知带电粒子在电场中做类平抛运动，不带电粒子做平抛运动可知，垂直电场方向做匀速直线运动，平行电场方向做初速度为0的匀加速直线运动，由图可知a在垂直电场方向的位移最大，c最小，故可知，在电场中的运动时间满足：ta＞tb＞tc，在平行电场方向粒子做初速度为0的匀加速直线运动，因为位移相同，则根据位移时间关系h＝at2得粒子的加速度a=，因为ta＞tb＞tc，h相同，故有aa＜ab＜ac．粒子在电场中合外力为电场力和重力的合力，由题意知电场方向竖直向上，故正电荷在电场中受电场力方向与重力方向相反，合力小于重力，故其加速度a小于重力加速度，负电荷受力方向与电场方向相反即竖直向下，其合力大于重力，故其加速度大于重力加速度．不带电粒子只受重力，其加速度为重力加速度，由于aa＜ab＜ac，所以可以判断，c带负电，b不带电，a带正电．