如图,EF与GH间为一无场区.无场区左侧A、B为相距为d、板长为L的水平放置的平行金属板,两板上加某一电压从而在板间形成一匀强电场,其中A为正极板.无场区右侧为一点电荷形成
◎ 题目
如图,EF与GH间为一无场区.无场区左侧A、B为相距为d、板长为L的水平放置的平行金属板,两板上加某一电压从而在板间形成一匀强电场,其中A为正极板.无场区右侧为一点电荷形成的电场,点电荷的位置O也为圆弧形细圆管CD的圆心,圆弧半径为R,圆心角为120°,O、C在两板间的中心线上,D位于GH上.一个质量为m、电量为q的带正电粒子以初速度v0沿两板间的中心线射入匀强电场,粒子出匀强电场经无场区后恰能进入细圆管,并作与管壁无相互挤压的匀速圆周运动.(不计粒子的重力、管的粗细)求: (1)粒子出匀强电场时,速度与水平方向的夹角; (2)O处点电荷的电性和带电量; (3)带电粒子穿越匀强电场过程中垂直极板方向的位移大小. (4)两金属板所加的电压. |
◎ 答案
解 :(1)粒子运动轨迹如图,设出匀强电场时速度反向延长线交中心线于K点,由几何关系得: ∠DKO=∠DOC-∠KDO 因圆弧圆心角∠DOC=120°,∠KDO=90° 所以∠DKO=30°,即为粒子出匀强电场的偏转角为30°. (2)设O处点电荷的带电量为Q,粒子进入细管的速度为v合,由偏转角为30°可得:
粒子进入圆管后受到点电荷Q的库仑力作匀速圆周运动,粒子带正电,则知O处点电荷带负电. 且有:k
(3)垂直板方向的位移:y=
(4)设板间所加电压为U,出匀强电场时的竖直方向速度为vy,由偏转角为30°可得:
在匀强电场中粒子作类平抛运动, vy=at t=
a= |