题目内容

如图所示,在y=0和y=2m之间有沿着x轴方向的匀强电场,MN为电场区域的上边界,在x轴方向范围足够大.电场强度的变化如图所示,取x轴正方向为电场正方向.现有一个带负电的粒子,粒子的
q
m
=1.0×10-2 C/kg,在t=0时刻以速度v0=5×102m/s从O点沿y轴正方向进入电场区域,不计粒子重力作用.求:
(1)粒子通过电场区域的时间;
(2)粒子离开电场的位置坐标;
(3)粒子通过电场区域后沿x方向的速度大小.
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(1)因粒子初速度方向垂直匀强电场,
在电场中做类平抛运动,
所以粒子通过电场区域的时间
t=
y
v0
=4×10-3s

(2)粒子在x方向先加速后减速,加速时的加速度
a1=
E1q
m
=4m/s2

减速时的加速度
a2=
E2q
m
=2m/s2
                            
x方向上的
s=
1
2
a1(
T
2
)
2
 +a1(
T
2
)
2
-
1
2
a2 (
T
2
)
2
=2×10-5m

因此坐标
(-2×10-5m,2m)                                  
(3)粒子在x方向的速度
vx=a1
T
2
-a2
T
2
=4×10-3m/s

答:(1)粒子通过电场区域的时间为4×10-3s;
(2)粒子离开电场的位置坐标为(-2×10-5m,2m);
(3)粒子通过电场区域后沿x方向的速度大小为4×10-3m/s.
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