题目内容
如图所示,平行金属板与水平方向成θ角,板间距离为d,板间电压为U,一质量为m的带电微粒,以水平初速度v0从下板左端边缘进入板间,结果正好沿水平直线通过从上板右端上边缘处射出,求:
(1)微粒带电量;
(2)微粒离开电场时的动能.
(1)微粒带电量;
(2)微粒离开电场时的动能.
分析:微粒在电场中受到重力和电场力,而做直线运动,电场力与重力的合力必定水平向右,否则就做曲线运动,所以电场力一定垂直极板向上,由于上极板带负电,所以粒子运动带正电;对带电粒子受力分析解出合力,根据动能定理解出粒子离开电场时的末动能.
解答:解:
(1)粒在电场中受到重力和电场力,而做直线运动,电场力与重力的合力必定水平向右,否则就做曲线运动,所以电场力一定垂直极板向上,由于上极板带负电,所以粒子运动带正电,受力分析如图所示.
由图可知:qE=
所以:q=
=
(2)由图可知粒子的水平位移:x=
粒子所受的合力:F合=mgtanθ
粒子从进入电场到出电场过程由动能定理得:F合x=mgtanθ
=Ek末-
mv02,
解得:Ek末=mgd
+
mv02,
答:(1)微粒带正电,电量为
;
(2)微粒离开电场时的动能为=mgd
+
mv02.
(1)粒在电场中受到重力和电场力,而做直线运动,电场力与重力的合力必定水平向右,否则就做曲线运动,所以电场力一定垂直极板向上,由于上极板带负电,所以粒子运动带正电,受力分析如图所示.
由图可知:qE=
mg |
cosθ |
所以:q=
mg |
Ecosθ |
mgd |
Ucosθ |
(2)由图可知粒子的水平位移:x=
d |
sinθ |
粒子所受的合力:F合=mgtanθ
粒子从进入电场到出电场过程由动能定理得:F合x=mgtanθ
d |
sinθ |
1 |
2 |
解得:Ek末=mgd
tanθ |
sinθ |
1 |
2 |
答:(1)微粒带正电,电量为
mgd |
Ucosθ |
(2)微粒离开电场时的动能为=mgd
tanθ |
sinθ |
1 |
2 |
点评:本题是带电粒子在电场中运动的问题,关键是分析受力情况,判断出粒子做直线运动,再结合动能定理解题.
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