如图所示,在真空中水平放置一对金属板.在两板间加以电压U=800V,板间距离为d=2cm,板长L=10cm.一电荷量为q
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解题思路:(1)粒子在电场中做类平抛运动,若打在极板上,沿电场方向的分运动决定其运动时间,若穿出电场,则有沿极板方向的匀速直线运动计算时间(2粒子在电场中仅受电场力作用,由牛顿第二定律得计算其加速度(3)由竖直方向的分运动为匀加速直线运动,求解分位移(4)穿出电场的速度是合速度,有平行四边形定则求解

(1)匀强电场的电场强度为:

E=[U/d]①

带电粒子在匀强电场中的加速度为:

a=[Eq/m]②

假设粒子能穿出电场,则运动时间为:

t=[L

V0=

10×10−2/2]s=5×10-2s③

此时间内粒子沿电场方向的加速的位移为:

s=[1/2]at2

由①②③④得,s=10-2m=[d/2]

故粒子恰好穿出磁场,原假设正确

(2)由①②式得,a=[Uq/dm]=

800×1×10−9

2×10−2×5×10−6m/s2=8m/s2

(3)由(1)解析可知粒子恰好穿出电场,故粒子沿竖直方向的位移为1×10-2m

(4)粒子沿竖直方向的分速度:v1=at=8×5×10-2m/s=0.4m/s

故穿出电场后的速度大小为v=

v21+v20=

22+(0.4)2m/s=2.04m/s

答:(1)粒子在电场中运动的时间为5×10-2s

(2)粒子在电场时的加速度为8m/s2

(3)粒子出电场沿竖直方向的位移为1×10-2m

(4)穿出电场的速度为2.04m/s

点评:

本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动.

考点点评: 带电粒子在匀强电场中的运动是考察的热点,关键是做好受力分析,明确粒子的运动情景,然后运用分解的观点或动能定理等逐步求解

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