题目内容
【题目】如图,虚线左侧有一场强为的匀强电场,在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为的匀强电场,在虚线PQ右侧相距也为L处由一电场平行的屏,现将一电子(电荷量为e,质量为m)无初速度放入电场中的A点,最后打在右侧的屏上,AO连线与屏垂直,垂足为O,求:
(1)电子从释放到打到屏上所用的时间;
(2)电子刚射出电场时的速度方向与AO连线夹角的正切值;
(3)电子打到屏上的点P到O点的距离x。
【答案】(1)(2)(3)
【解析】试题分析:(1)电子在电场中做初速度为零的匀加速直线运动,设加速度为,时间为,由牛顿第二定律和运动学公式得:,
电子进入电场时的速度为:③
进入电场到屏水平方向做匀速直线运动,时间为:④
电子从释放到打到屏上所用的时间为:⑤
联立①→⑤求解得:;
(2)设粒子射出电场时平行电场方向的速度为,由牛顿第二定律得:
电子进入电场时的加速度为:⑥⑦⑧
电子刚射出电场E2时的速度方向与AO连线夹角的正切值为;⑨
联立①②③⑥⑦⑧⑨得:⑩
(3)带电粒子在电场中的运动轨迹如图所示:
设电子打到屏上的点P到O点的距离y,根据上图有几何关系得:(11)
联立⑩(11)得:.
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