题目内容

18.如图所示,一个质量为m、带电荷量为q的粒子,从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入,当入射速度为v时,恰好穿过电场而不碰金属板.要使粒子的入射速度变为$\frac{v}{2}$仍能恰好穿过电场,则必须再使(  )
A.粒子的电荷量变为原来的$\frac{1}{2}$B.两板间电压减为原来的$\frac{1}{2}$
C.两板间距离变为原来的4倍D.两板间距离变为原来的2倍

分析 以一定速度垂直进入偏转电场,由于速度与电场力垂直,所以粒子做类平抛运动.这样类平抛运动可将看成沿初速度方向的匀速直线与垂直于初速度方向匀加速直线运动.根据运动学公式解题.

解答 解:带电粒子在电场中做类平抛运动,即粒子做沿平行板方向上的匀速直线运动与垂直板方向上的初速度为零的匀加速直线运动的合运动.
粒子恰好穿过电场时,它沿平行板的方向发生位移L所用的时间与垂直板方向上发生位移$\frac{d}{2}$所用的时间相等,设两板电压为U,则有$\frac{L}{v}$=$\sqrt{\frac{m{d}^{2}}{Uq}}$.
当入射速度变为$\frac{v}{2}$,它沿平行板的方向发生位移L所用的时间变为原来的2倍,由上式可知,粒子的电荷量变为原来的$\frac{1}{4}$、两板间距离增为原来的2倍时或电压变成原来的4倍,均可使粒子在与垂直板方向上发生位移$\frac{d}{2}$所用的时间变为原来的2倍,从而保证粒子仍恰好穿过电场.故只有D正确,ABC错误.
故选:D.

点评 本题考查带电粒子在电场中偏转时做匀加速曲线运动.应用处理类平抛运动的方法处理粒子运动,注意正确找出水平和竖直两个方向上的时间关系是解题的关键.

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