如图*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*变化的电场,电场方向与...
问题详情:
如图*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*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*入电场,粒子*入电场时的初动能均为Ek0,已知t=0时刻*入电场的粒子刚好沿上板右边缘垂直电场方向*出电场.则
A.所有粒子都不会打到两极板上
B.所有粒子最终都垂直电场方向*出电场
C.运动过程中所有粒子的最大动能不可能超过2Ek0
D.只有t=(n=0,1,2…)时刻*入电场的粒子才能垂直电场方向*出电场
【回答】
ABC
【分析】
粒子在平行极板方向不受电场力,做匀速直线运动;t=0时刻*入电场的带电粒子沿板间中线垂直电场方向*入电场,沿上板右边缘垂直电场方向*出电场,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.
【详解】
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*入电场的带电粒子沿板间中线垂直电场方向*入电场,沿上板右边缘垂直电场方向*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*出电场;由于t=0时刻*入的粒子始终做单向直线运动,该粒子竖直方向的分位移最大,该粒子恰好从上极板边缘飞出,则其他粒子没有达到上极板边缘,故所有粒子最终都不会打到极板上,AB正确D错误;t=0时刻*入的粒子竖直方向的分位移最大,为,设竖直方向最大速度为vym,则根据分位移公式有,由于,故有,故有,C正确.
【点睛】
本题关键根据正交分解法判断粒子的运动,明确所有粒子的运动时间相等,t=0时刻*入的粒子竖直方向的分位移最大,然后根据分运动公式列式求解.
知识点:带电粒子在电场中的运动
题型:选择题
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