如圖所示,平行金屬板內(nèi)有一勻強電場,一個電量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子(重力不計)以速度v從A點水平射人電場,且剛好以速度v從B點射出,則( )
A.若將粒子以速度-v從B點射人電場,它將剛好以速度-v從A點射出
B.若該粒子以速度-v從B點射人電場,它將剛好以速度-v從A點射出
C.若將q的反粒(-q,m)以速度-v從B點射入電場,它將剛好以速度-v從A點射出
D.若將q的反粒子(-q,m)以速度-v從B點射入電場,它將剛好以速度-v從A點射出
【答案】分析:帶電粒子從A點垂直進入電場中做類平拋運動,水平方向做勻速直線運動,豎直方向做勻加速運動,若將粒子以速度-v從B點射人電場,水平方向仍做勻速直線運動,豎直方向做勻減速直線運動,根據(jù)動能定理分析粒子到達A的速度大。
解答:解:帶電粒子從A點垂直進入電場中做類平拋運動,水平方向做勻速直線運動,速度大小為v,運動時間為t=,l是板長.
A、若將粒子以速度-v從B點射人電場,粒子水平做勻速直線運動,速度大小小于v,運動時間大于,豎直方向做勻減速直線運動,加速度沒有變化,由于豎直方向分速度小于,粒子沒有到達A點速度就減為零,所以粒子到不了A點.故A錯誤.
B、若該粒子以速度-v從B點射人電場,豎直方向做勻減速直線運動,加速度沒有變化,豎直方向初速度分量等于,豎直方向運動的位移相等,水平方向運動時間沒有變化,所以將剛好從A點射出,速度方向與v方向相反.從A到B電場力做功等于動能的增加,從B到A,粒子克服電場力做功等于動能的減小量,電場力做功的數(shù)值相等,所以動能的變化量大小相等,則粒子到達A點時速度大小為v.故B正確.
C、若將q的反粒(-q,m)以速度-v從B點射入電場,其加速度與正粒子大小相等、方向相反,水平方向運動時間相等,豎直方向做勻加速直線運動,位移大小不變,粒子剛好到達A點,而且到達A點時豎直方向分速度大小不變,根據(jù)運動的合成可知,到達A點的速度等于-v.故C正確.
D、若將q的反粒子(-q,m)以速度-v從B點射入電場,粒子運動時間不變.豎直方向做勻加速直線運動,若偏轉(zhuǎn)距離相同時,豎直分速度大于,射出電場時速度大于v,不可能到達A點.故D錯誤.
故選BC
點評:本題運用分解的方法研究類平拋運動及其逆過程,要利用運動的可逆性理解.
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