题目内容

(12分) 如图甲所示,场强大小为E、方向竖直向上的匀强电场内存在着一半径为R的圆形区域,O点为该圆形区域的圆心,A点是圆形区域的最低点,B点是圆形区域最右侧的点。在A点有放射源释放出初速度大小不同、方向均垂直于场强向右的正电荷,电荷的质量均为m,电量均为q,不计重力。试求:

(1)运动轨迹经过B点的电荷在A点时的速度多大?
(2)若在圆形区域的边缘有一圆弧形接收屏CBD,B点仍是圆形区域最右侧的点,C、D分别为接收屏上最边缘的两点,如图乙所示,∠COB=∠BOD=37°。求该屏上接收到的电荷的末动能大小的范围。( 提示:sin37°=0.6,cos37°=0.8。)

(1);(2)

解析试题分析:(1)电荷在电场中只受电场力作用,由牛顿第二定律可知:
电荷在电场中做类平抛运动,设其在A点的速度为,则:
水平方向有:
竖直方向有:
联立可解得:
(2)设圆周上任意点P与OA成θ角,如下图所示,电荷以初速度 由A运动到P时间为t0,则:

水平方向有:
竖直方向有:
电荷在A点的动能:
对电荷由A运动到P点使用动能定理有:
联立可解得:
由此可知,角增大,动能增大,故可知D点接收到的电荷的末动能最小,C点接收到的电荷的末动能最大;

最小动能为:
最大动能为:
考点:运动的合成分解、带电粒子在电场中的运动、动能定理

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