题目内容

(14分)如图所示,正方形区域abcd边长L=8cm,内有平行于ab方向指向BC边的匀强电场,场强E=3750 V/m,一带正电的粒子电量q=10-10C,质量m=10-20kg,沿电场中心线RO飞入电场,初速度v0=2×106m/s,粒子飞出电场后经过界面cd、PS间的无电场区域后,进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域,一进入该区域即开始做匀速圆周运动(设点电荷左侧的电场分布以界面PS为界限,且不受PS影响)。已知cd、PS相距12cm,粒子穿过PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏MN上。(静电力常数k=9×109Nm2/C2)试求:

(1)粒子穿过界面PS时偏离中心线OR的距离y;

(2)粒子穿过界面PS时的速度大小与方向;

(3)O点与PS面的距离x;

(4)点电荷Q的电性及电量大小。

解析:

(1)y1=at2(1分)=(1分)=

=0.03m=3cm(1分),y:y1=(s+): ,y=4y1=12 cm(2分),

(2)vy=at===1.5×106 m/s  (2分)

vx=v0=2×106 m/s

粒子的运动速度为v=2.5×106 m/s(1分),

粒子的速度偏向角的正切为tanq=vy/ v0=0.75, q=37°(1分),

(3)所以x=y tanq=9cm(1分),

(4)粒子带负电(1分)

粒子做圆周运动的半径为R=y/cosq=15 cm(1分),

由        得Q=(1分)

=C=1.04×10-8C (1分)

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