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精英家教网如图所示水平放置一对电压恒定的金属板A、B,一带正电的粒子以某一初速度沿A板边缘水射入两板间的匀强电场,刚好能贴B板边缘飞出,已知带电粒子的质量为m,电量为q,两金属板长度为L,两板间距离为d,两板间电压U恒定.(带电粒子重力不计,忽略两极板外的电场)求:
(1)带电粒子的初速度大小;
(2)如果将B板向下平移
d3
,该带电粒子的初速度不变,再次射出电场时的偏转距离.
分析:(1)粒子在电场中做类平抛运动,运用运动的分解法,由平抛运动的规律可求出带电粒子的初速度大小;
(2)将B板向下平移
d
3
,板间电压不变,场强将减小,根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解.
解答:解:(1)粒子的加速度为:a=
qU
md
  ①
粒子做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,则有:
  L=v0t  ②
竖直方向做匀加速直线运动,则有:d=
1
2
at2=
qU
2md
t2
 ③
联立解得:v0=
L
d
qU
2m
 ④
(2)B板向下平移
d
3
,加速度变为a′=
qU
m?
4d
3
=
3qU
4md
 ⑤
粒子再次射出电场时的偏转距离 y=
1
2
a′t2=
1
2
?
3qU
4md
t2
 ⑥
由③⑥得:y=
3
4
d

答:
(1)带电粒子的初速度大小是
L
d
qU
2m
;
(2)如果将B板向下平移
d
3
,该带电粒子的初速度不变,再次射出电场时的偏转距离是
3
4
d
.
点评:本题考查粒子在偏转电场中的运动,解题的关键是利用类平抛运动的规律,分解成水平和竖直两个方向,由动力学的方法求解.
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