如图所示,两平行金属板A、B长为L=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,一带正电的粒子电荷...
问题详情:
如图所示,两平行金属板A、B长为L=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,一带正电的粒子电荷量为q=1.0×10﹣10C、质量为m=1.0×10﹣20kg,沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场,初速度v0=2.0×106m/s,粒子飞出电场后经过界面MN、PS间的无电场区域,然后进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS右侧点电荷的电场分布不受界面的影响).已知两界面MN、PS相距为12cm,D是中心线RO与界面PS的交点,O点在中心线上,距离界面PS为9cm,粒子穿过界面PS做匀速圆周运动,最后垂直打在置于中心线上的荧光屏bc上.
(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离为多远;
(2)到达PS界面时离D点为多远;
(3)在图上粗略画出粒子的运动轨迹;
(4)确定点电荷Q的电*并求其电荷量的大小..
【回答】
带电粒子在匀强电场中的运动.
【分析】(1、2)带电粒子垂直进入匀强电场后,只受电场力,做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速直线运动.由牛顿定律求出加速度,由运动学公式求出粒子飞出电场时的侧移h,由几何知识求解粒子穿过界面PS时偏离中心线RO的距离;
(3)粒子先做类平抛、再做匀速直线运动,而后做匀速圆周运动,以此完成轨迹图;
(4)由运动学公式求出粒子飞出电场时速度的大小和方向.粒子穿过界面PS后将绕电荷Q做匀速圆周运动,由库仑力提供向心力,由几何关系求出轨迹半径,再牛顿定律求解Q的电量.
【解答】解:(1)粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离(偏移位移):
y=at2
a==
L=v0t
则y=at2=()2=0.03m=3cm
(2)粒子在离开电场后将做匀速直线运动,其轨迹与PS交于H,设H到中心线的距离为y′,由几何关系得:
解得y′=4y=12cm
(3)第一段是抛物线、第二段是直线、第三段是圆弧,轨迹如右下图:
(4)粒子到达H点时,其水平速度vx=v0=2.0×106 m/s
竖直速度vy=at=1.5×106 m/s
则v合=2.5×106 m/s
该粒子在穿过界面PS后绕点电荷Q做匀速圆周运动,所以Q带负电
根据几何关系可知半径r=15cm
解得Q≈1.0×10﹣8 C
答:(1)粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离为3cm;
(2)到达PS界面时离D点为12cm;
(3)见解析
(4)点电荷Q的电*为负电,其电荷量的大小为1.0×10﹣8 C.
【点评】本题是类平抛运动与匀速圆周运动的综合,分析粒子的受力情况和运动情况是基础.难点是运用几何知识研究圆周运动的半径.
知识点:带电粒子在电场中的运动
题型:计算题
-
打秋千时,为使秋千越荡越高,人应有一个从直立到蹲下,又从蹲下到站直的过程.则打秋千时 A.人的机械能是守...
问题详情:打秋千时,为使秋千越荡越高,人应有一个从直立到蹲下,又从蹲下到站直的过程.则打秋千时 A.人的机械能是守恒的 B.人应在最低点站起来 C.人应在最高点站起来 D.人在最低点时失重【回答】C知识点:未分类题型:选择题...
-
AnnaCraig,11,hasapaperdollcoveredwithstickers(标签).Ea...
问题详情: AnnaCraig,11,hasapaperdollcoveredwithstickers(标签).Eachstickerislabeledwithawordsuchascreative,cheerful,smartorkind.“Wechoosestickersthatbestdescribeusandputthemonourdolls,"explainsAnna."Allthesewordsarewhatmakesmebeautiful!...
-
蜡烛燃烧刚熄灭时产生的白*是什么?提出问题:蜡烛刚熄灭时,总会有一缕白*冒出,它的成分是什么呢?猜想与假设:A...
问题详情:蜡烛燃烧刚熄灭时产生的白*是什么?提出问题:蜡烛刚熄灭时,总会有一缕白*冒出,它的成分是什么呢?猜想与假设:A.白*是燃烧时生成的二氧化碳;B.白*是燃烧时生成的水蒸气;C.白*是石蜡蒸气凝成的石蜡固体小颗粒进行实验:⑴吹灭蜡烛,立即用一个蘸有澄清石灰水的烧杯罩住白...
-
已知(1+ɑx)(1+x)5的展开式中x2的系数为5,则ɑ=( )A、-4 B、-...
问题详情:已知(1+ɑx)(1+x)5的展开式中x2的系数为5,则ɑ=( )A、-4 B、-3 C、-2 D、-1【回答】D知识点:计数原理题型:选择题...
相关文章
- 如图所示,M、N为两块水平放置的平行金属板,板长为l,两板间的距离也为l,板间电压恒定,今有一带电粒子(重力不...
- 如图13所示,两平行金属板A、B长l=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,即UAB=300...
- 如图所示,两平行金属板A、B板长L=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,一带正电的粒子带...
- 如图所示,两平行金属板水平放置,板长为L,板间距离为d,板间电压为U,一不计重力、电荷量为q的带电粒子以初速度...
- 如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,极板长L=60cm,两板间的距离d=30cm,电源电动势E=36...
- 如图所示,平行板电容器水平放置,两板间距离d=0.10m,上板带负电,下板带正电,电势差U=1.0×103V。...
- 如图所示,两平行金属板A、B长L=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,一不计重力的带正电的...
- 如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,极板长L=80cm,两板间的距离d=40cm.电源电动势E=40...
- 如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,极板长L=80cm,两板间的距离d=40cm。电源电动势E=40...
- 如图所示,两平行金属板A、B长l=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,即UAB=300V....