题目内容

18.如图所示,AB两板间的电势差为U,板间距为d,质量为m,带电量为q的带电粒子从A板的中间进入两板间,初速度可忽略,则粒子到达B板时的速度大小为$\sqrt{\frac{2qU}{m}}$,与板间距有关吗?无关;粒子在板间的运动时间为$\sqrt{\frac{2m}{qU}}$d,与板间距有关吗?有关.

分析 由动能定理可以求出粒子的速度,粒子在极板间做匀加速直线运动,应用匀变速直线运动的位移公式求出粒子的运动时间.

解答 解:对粒子,由动能定理得:qU=$\frac{1}{2}$mv2-0,解得:v=$\sqrt{\frac{2qU}{m}}$;
由v=$\sqrt{\frac{2qU}{m}}$可知,粒子到达B板时的速度大小与板间距离无关;
粒子在两极板间做初速度为零的匀加速直线运动,位移:
d=$\frac{1}{2}$at2=$\frac{1}{2}$$\frac{qU}{md}$t2,粒子运动时间:t=$\sqrt{\frac{2m}{qU}}$d,
粒子运动时间与板间距离d有关;
故答案为:$\sqrt{\frac{2qU}{m}}$;无关;$\sqrt{\frac{2m}{qU}}$d;有关.

点评 本题考查了粒子在电场中的加速度问题,应用动能定理与牛顿第二定律、运动学公式即可正确解题;处理电荷在电场中加速问题,求解速度通常有两种思路:一是动能定理;二是牛顿第二定律与运动学公式结合.

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