如图(a)所示,水平放置的平行金属板AB间的距离d=0.1m,板长L=0.3m,在金属板的左端竖直放置一带有小孔的挡板,
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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.