题目内容
【题目】如图甲所示,两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等,板间存在如图乙所示的随时间周期性变化的电场,电场方向与两板垂直,不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向源源不断地射入电场,粒子射入电场时的初动能均为Ek0 . 已知t=0时刻射入电场的粒子刚好沿上板右边缘垂直电场方向射出电场.则( )![]()
A.所有粒子最终都垂直电场方向射出电场
B.t=0之后射入电场的粒子有可能会打到极板上
C.所有粒子在经过电场过程中最大动能都不可能超过2Ek0
D.若入射速度加倍成2v0 , 则粒子从电场出射时的侧向位移与v0相比必定减半
【答案】A,C
【解析】解:A、B、D、粒子在平行极板方向不受电场力,做匀速直线运动,故所有粒子的运动时间相同;
t=0时刻射入电场的带电粒子沿板间中线垂直电场方向射入电场,沿上板右边缘垂直电场方向射出电场,说明竖直方向分速度变化量为零,根据动量定理,竖直方向电场力的冲量的矢量和为零,故运动时间为周期的整数倍;故所有粒子最终都垂直电场方向射出电场;
由于t=0时刻射入的粒子始终做单向直线运动,竖直方向的分位移最大,故所有粒子最终都不会打到极板上;A符合题意,B不符合题意;
C、t=0时刻射入的粒子竖直方向的分位移最大,为
;
根据分位移公式,有:
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由于L=d
故:vym=v0
故最大动能EK′=
m(v02+v2ym)=2EK,C符合题意;
D、若t=0时刻的粒子入射速度加倍成2v0,则粒子从电场出射时间减半的侧向位移与时间的平方成正比,侧向位移与原v0相比必变成原来的四分之一;D不符合题意;
故选:AC.
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