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精英家教网如图所示,质量m=5×10-8kg的带电粒子,以初速v0=2m/s的速度从水平放置的平行金属板A、B的中央,水平飞入电场,已知金属板长0.1m,板间距离d=2×10-2m,当UAB=1000V时,带电粒子恰好沿直线穿过电场,若两极板间的电势差可调,要使粒子能从两板间飞出,UAB的变化范围是多少?(g取10m/s2
分析:先根据带电微粒恰好沿直线穿过板间的条件,求出微粒的带电量q,再求出偏转位移的表达式,带电微粒竖直向上或向下位移 x小于等于
d
2
才能从板间飞出,根据偏转位移的表达式即可求解.
解答:解:带电微粒恰好沿直线穿过板间的条件,求出微粒的带电量q
qE=mg   
E=
U
d
   
q=
mgd
U

带电微粒竖直向上或向下位移 x小于等于
d
2
才能从板间飞出,
取向上为正方向,则
d
2
≥x≥-
d
2

运动时间t=
L 
v0

设板间电压为u,场强
u
d
,电场力
uq
d

竖直匀加速运动加速度 a=
qu
d
-mg
m
=
(u-U)g
U
  
x=
1
2
at2=
(u-U)gL2
2Uv02

要使粒子能从两板间飞出,则
d
2
(u-U)gL2
2Uv02
≥-
d
2

dUv02
gL2
≥(u-U)≥-
dUv02
gL2

800V≥(u-U)≥-800V
1800V≥u≥200V
答:要使粒子能从两板间飞出,UAB的变化范围是200V~1800V.
点评:该题主要考查了偏转位移的求解方法,要注意带电微粒竖直向上或向下位移x小于等于
d
2
才能从板间飞出,难度适中.
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