题目内容
如图所示,两平行金属板A、B长l=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,即UAB=300V。一带正电的粒子电量q=10-10C,质量m=10-20kg,从R点沿电场中心线垂直电场线飞入电场,初速度v0=2×106m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后,进入固定在中心线上的O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响)。已知两界面MN、PS相距为L=12cm,粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏EF上。求(静电力常数k=9×109N?m2/C2)(1)粒子穿过界面PS时偏离中心线RO的距离多远?
(2)点电荷的电量。
(18分)解:⑴设粒子从电场中飞出时的侧向位移为h, 穿过界面PS时偏离中心线OR的距离为y则: h=at2/2 (1分) 又 
即:
(2分)代入数据,解得: h=0.03m=3cm (1分)带电粒子在离开电场后将做匀速直线运动,由相似三角形知识得:
(2分)代入数据,解得: y=0.12m=12cm (2分)⑵设粒子从电场中飞出时沿电场方向的速度为vy,则:vy=at=
代入数据,解得: vy=1.5×106m/s (1分)所以粒子从电场中飞出时的速度大小为:
(2分)设粒子从电场中飞出时的速度方向与水平方向的夹角为θ,则:
(2分)因为粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏上,所以该带电粒子在穿过界面PS后将绕点电荷Q作匀速圆周运动,其半径与速度方向垂直。匀速圆周运动的半径:
(1分)由:
(2分)代入数据,解得: Q=1.04×10-8C (2分)
练习册系列答案
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| A、把两板间距离减小一半,同时把粒子速率增加一倍 | B、把两板的距离增大一倍,同时把板间的磁感应强度增大一倍 | C、把开关S断开,两板的距离增大一倍,同时把板间的磁感应强度减为一半 | D、把开关S断开,两板的距离减小一半,同时把粒子速率减小一半 |