题目内容

如图所示,质子、氘核、氦核都沿平行板电容器的中线垂直电场线进入板间的匀强电场,射出后都打在同一个与中线垂直的光屏上,则下列说法正确的是(  )
分析:三个粒子垂直射入电场后都做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律和位移公式推导出粒子的偏转距离,再分析光屏上出现的亮点个数.
解答:解:设粒子的质量为m,电量为q,初速度为v0,匀强电场场强为E,板长为L,则
水平方向:粒子做匀速直线运动,则有L=v0t,t=
L
v0

竖直方向:做匀加速直线运动,偏转距离y=
1
2
at2
=
qE
2m
(
L
v0
)2
=
qEL2
2m
v
2
0

A、B若它们射入电场时的初速度相等,氘核、氦核的比荷
q
m
相等,y相等,这两个粒子打在屏上同一点,所以光屏上将出现2个亮点.故A错误,B正确.
C、若它们射入电场时的初动能相等,m
v
2
0
相等,质子、氘核的电量q相等,这两个粒子打在屏上同一点,所以光屏上将出现2个亮点.故C错误.
D、设加速电压为U1、偏转电压为U2.根据动能定理得
  qU1=
1
2
m
v
2
0
,E=
U2
d

代入y=
qEL2
2m
v
2
0
得,y=
U2L2
4U1d
,可见,y与粒子的电量、质量无关,所以质子、氘核、氦核在偏转电场中偏转距离相等,这三个粒子都打在屏上同一点,所以光屏上将出现1个亮点.故D正确.
故选BD
点评:本题是带电粒子在匀强电场中加速和偏转问题,运用牛顿定律和运动学公式求解偏转距离或偏转角度是常用的思路.
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