Question

【题目】如图所示，两平行金属板A、B长L=8 cm，两板间距离d=8 cm，A板比B板电势高300 V，一不计重力的带正电的粒子电荷量q=10–10 C，质量m=10–20 kg，沿电场中心线RD垂直电场线飞入电场，初速度v0=2×106 m/s，粒子飞出平行板电场后可进入界面MN、PS间的无电场区域。已知两界面MN、PS相距为12 cm，D是中心线RD与界面PS的交点。

（1）粒子穿过MN时偏离中心线RD的距离以及速度大小？

（2）粒子到达PS界面时离D点的距离为多少？

（3）设O为RD延长线上的某一点，我们可以在O点固定一负点电荷，使粒子恰好可以绕O点做匀速圆周运动，求在O点固定的负点电荷的电量为多少？（静电力常数k=9.0×109 N·m2/C2，保留两位有效数字）

Answer 1

【答案】（1） （2） （3）

【解析】（1）粒子进入A、B后应做类平抛运动，设在A、B板间运动时加速度大小为a，时间为t1，在MN界面处速度为v，沿MN的分速度为vy，偏转位移为y，v与水平夹角为α，运动轨迹如图

则：①

②

③

④

⑤

由以上各式，代入数据求得： ，，

故粒子通过MN界面时的速度为：

（2）带电粒子在离开电场后将做匀速直线运动，其运动轨迹与PS线交于a点，设a到中心线的距离为Y

则：

解得：

（3）粒子穿过界面PS后将绕电荷Q做匀速圆周运动，设圆周运动的半径为r，由几何关系得：，即

由得：