如图所示,边长为L的正方形区域abcd内存在着匀强电场.电量为q、动能为Ek的带电粒子从a点沿ab方向进入电场,不计带电
1个回答

解题思路:(1)将运动沿着水平和竖直方向正交分解,运用牛顿运动定律、运动学公式和动能定理列式求解;

(2)粒子在ab方向上作匀速运动;粒子在ad方向上做初速度为0的匀加速运动;运用牛顿运动定律、运动学公式和动能定理列式求解.

(1)粒子的初动能为,Ek=

1

2m

v20

粒子在ab方向上作匀速运动,L=v0t

粒子在ad方向上做初速度为0的匀加速运动,L=

1

2at2=

qEt2

2m=

qEL2

2m

v20

所以E=

4Ek

qL

根据动能定理,有

qEL=Ekt-Ek

所以

Ekt=qEL+Ek=5Ek

即粒子离开电场时的动能为5Ek

(2)根据牛顿第二定律,有

qE=ma ①

沿初速度方向做匀速运动,有

x=v0t ②

沿电场方向的分位移为

y=[1/2]at2

根据动能定理,有

qEy=EK′-Ek

当带电粒子从bc边飞出时,x=L,y<L,由①②③④式联立解得E=

2

EK(Ek′−EK)

qL,

当带电粒子从cd边飞出时,y=L,x<L,由①②③④式联立解得E=

Ek′−Ek

qL

答:(1)若粒子从c点离开电场,求粒子离开电场时的动能为5Ek

(2)若粒子离开电场时动能为Ek′,则电场强度可能为E=

2

EK(Ek′−EK)

qL或E=

Ek′−Ek

qL.

点评:

本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动.

考点点评: 本题关键将带电粒子的运动沿初速度方向和电场方向进行正交分解,然后根据牛顿第二定律和运动学公式列式求解.

相关问题