解题思路:(1)带电粒子进入电场后水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速直线运动.由t=Lv0,求出粒子通过电场的时间,再根据牛顿第二定律求得加速度,由速度公式v=at求出粒子射出电场时竖直方向的速度.(2)无论何时进入电场,粒子射出电场时的速度均相同.由运动学公式求出粒子的最大偏转量和反向最大偏转量,两者之和即为光带长度.(3)当速度均变为v=2.0×104m/s时,粒子在电场中运动时间为T2,再由运动学公式求解即可.
(1)从t=0时刻进入的带电粒子水平方向速度不变.
在电场中运动时间t=
L
v0=3×10−5s,正好等于一个周期.
竖直方向先加速后减速,加速度大小为 a=
U0q
md=108m/s2
射出电场时竖直方向的速度v=a•
1
3T=103m/s
(2)无论何时进入电场,粒子射出电场时的速度均相同.
偏转最大的粒子偏转量 d1=
1
2a(
2
3T)2+
2
3aT•
1
3T−
1
2a(
1
3T)2=3.5×10−2m
反方向最大偏转量 d2=
1
2a(
1
3T)2+
1
3aT•
2
3T−
1
2a(
2
3T)2=0.5×10−2m
形成光带的总长度l=d1+d2=4.0×10-2m
(3)带电粒子在电场中运动的时间为[T/2],打在荧光屏上的范围是:d1=
aT
2•
x
v=3.75×10−2m
d1=
aT
6•
x
v=1.25×10−2m
所以形成的光带长度 l=d1+d+d2=0.15m
答:
(1)在t=0时刻进入的粒子射出电场时竖直方向的速度为103m/s.
(2)荧光屏上出现的光带长度为4.0×10-2m.
(3)若撤去挡板,同时将粒子的速度均变为v=2.0×104m/s,则荧光屏上出现的光带为0.15m.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动.
考点点评: 本题考查带电粒子在电场中的运动,解决在偏转场中通常由类平抛运动规律求解,要能熟练运用运动的合成与分解的方法研究.