题目内容

(16分)两块竖直放置的平行金属板、,相距,两板间电压为,点与两板距离相等。在点有放射源,释放质量、电荷量的带正电微粒。过点以半径作一圆,圆心在过点右下方的直线上。、、、分布在圆周上,与垂直,,。 不计微粒电荷间的相互作用,取 。求:

(1)初速度为零的微粒运动到平行板的动能;

(2)初速度,方向与成角斜向左上方的微粒打到平行板的时间;

(3)初速度大小不等,方向均与成角斜向右上方,经过一段时间通过点的微粒初速度与的关系;并确定在穿过圆周段的微粒中,穿越时的最大动能和最小动能。

 (16分)(1)带电微粒在电场中受重力和电场力

     ………………………(1分)

    …………………………(1分)

则  ……………(1分)

因为,所以合力方向与水平方向成45°角斜右向下,如图所示。                             ………………………………………………(1分)

 ……………(1分)

(2)带电微粒射出后,沿轴做匀减速运动,如图所示。

 

最大位移为:

    ……………………(1分)

从O点沿方向离极板的距离为:       ……………………(1分)

因为,所以微粒运动一段后,没有打到左极板又回头运动,最后打到右极板。                         ………………………………………………………(1分)

               ………………………………………………(1分)

           ……………………………………………(1分)

      ……………………………………………(1分)

⑶                                

                                    

由以上三式得  ……………………(2分)

由上式结论得粒子从O点出发时的动能为

 

则经过P点时的动能为:

        ……(1分)

可以看出,当从变化到,微粒穿越圆周时的动能逐渐增大,因此穿过M点的微粒动能最小,穿过N点的微粒动能最大。    

最小动能为:

                        ……(1分)

最大动能为:

                          ……(1分)

本题有其它解法,正确的可对照评分标准给分。

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