题目内容

如图所示,一带电粒子电荷量为q=+2×10-10C,质量为m=1.0×10-12kg,从静止开始在电势差为U1的电场中加速后,从水平放置的电容器两极板正中央沿水平方向进入偏转电场,电容器的上极板带正电,电荷量为Q=6.0×10-9C,下极板接地,极板长10cm,两极板相距5cm,电容C=12pF(粒子重力不计)。求.:

(1)当U1=2000V时,粒子射出电容器的速率v和沿垂直于板面方向的偏移距离y;
(2)要使该粒子能从电容器中射出,加速电压U1的取值范围

(1)1.25cm(2)

解析试题分析:粒子先经过加速电场加速,由动能定理可以解得其速度,粒子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.
解法一:将粒子的运动分别沿v0方向(x)和垂直于v0方向(y)分解
x方向:
y方向:    
1000m/s2   
  
=1.25cm  
解法二:由动能定理得
 

联立得1000m/s2  
要使电荷从电容器中射出,则必须满足条件
   即     
解得  
考点:带电粒子在匀强电场中的运动;动能定理的应用.
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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