题目内容
【题目】如图所示,虚线左侧有一场强为E1=E的匀强电场,在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为E2 =2E的匀强电场,在虚线PQ右侧距PQ为L处有一与电场E2平行的屏。现将一电子(电荷量为e,质量为m,重力不计)无初速度地放入电场E1中的A点,最后电子打在右侧的屏上,A点到MN的距离为
,AO连线与屏垂直,垂足为O,求:
(1)电子从释放到打到屏上所用的时间;
(2)电子刚射出电场E2时的速度方向与AO连线夹角
的正切值
;
(3)电子打到屏上的点到点O的距离x。
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【答案】(1)
;(2)2;(3)3L
【解析】
(1)从A点到MN的过程中,由动能定理得
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解得
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电子在电场E1中做初速度为零的匀加速直线运动,设加速度为a1,时间为t1,由牛顿第二定律和运动学公式得
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则时间t1为
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从MN到屏的过程中运动的时间为
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运动的总时间为
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(2)设电子射出电场E2时沿平行电场线方向的速度为vy,根据牛顿第二定律得,电子在电场中的加速度为
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运动时间为
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则竖直方向速度为
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所以夹角为
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(3)如图
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电子离开电场E2后,将速度方向反向延长交于E2场的中点
,由几何关系知
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解得
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