题目内容

如图所示,一质量为m,电量为q的带电粒子从静止出发被电压为U的电场加速,然后垂直进入另一个电场强度为E的匀强偏转电场,已知偏转电极长L.求电子离开偏转电场时的速度及其与起始速度方向之间的夹角?
分析:粒子经过加速电场时加速,由动能定理可以解得其获得的速度.
粒子垂直进入偏转电场做类平抛运动,把其分解为水平方向的匀速直线运动,竖直方向的匀加速直线运动.由牛顿第二定律和运动学公式结合求解.
解答:解:粒子经过加速电场时加速,由动能定理可得:qU=
1
2
mv02

所以有:v0=
2qU
m

粒子垂直进入偏转电场做类平抛运动,把其分解为水平方向的匀速直线运动,竖直方向的匀加速直线运动.
当飞出偏转电场时,该粒子在竖直方向的分速度为:
vy=at=
EqL
mv0
=EL
q
2mU

所以有:v=
v02+vy2
=
2qU
m
+
E2L2q
2mU

tanθ=
vy
v0
=
EL
2U
,所以有:θ=arctan
EL
2U

答:电子离开偏转电场时的速度为
2qU
m
+
E2L2q
2mU
,其与起始速度方向之间的夹角为arctan
EL
2U
点评:把类平抛运动分解成水平方向的匀速直线运动,竖直方向的匀加速直线运动,结合牛顿第二定律和匀变速直线运动规律解题.
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