分析 (1)粒子在加速電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng),離開(kāi)加速電場(chǎng)后粒子在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度,應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間.
(2)粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),應(yīng)用類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出粒子偏離中心線的距離.
(3)根據(jù)題意求出粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑,庫(kù)侖力提供向心力,應(yīng)用牛頓第二定律可以求出點(diǎn)電荷所帶電荷量.
解答 解:(1)粒子在加速電場(chǎng)中:a=$\frac{qU}{mL}$=$\frac{1{0}^{-10}×200}{1{0}^{-20}×0.08}$=2.5×1013m/s2,
粒子在初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),L=$\frac{1}{2}$at12,
解得:t1=$\sqrt{\frac{2L}{a}}$=$\sqrt{\frac{2×0.08}{2.5×1{0}^{13}}}$=8×10-8s,
粒子離開(kāi)加速電場(chǎng)時(shí)的速度為:v0=at1=2.5×1013×8×10-8=2×106m/s,
粒子在真空區(qū)域電場(chǎng)區(qū)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為:t′=$\frac{2L}{{v}_{0}}$=$\frac{2×0.08}{2×1{0}^{6}}$=8×10-8s,
該粒子從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到離開(kāi)abcd電場(chǎng)所用的時(shí)間:t=t1+t′=1.6×10-7s;
(2)粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間為:t2=$\frac{L}{{v}_{0}}$=$\frac{0.08}{2×1{0}^{6}}$=4×10-8s,
粒子的偏移量為:y=$\frac{1}{2}$a′t22=$\frac{\frac{qE}{m}{t}_{2}^{2}}{2}$=$\frac{qE{t}_{2}^{2}}{2m}$=$\frac{1{0}^{-10}×3750×(4×1{0}^{-8})^{2}}{2×1{0}^{-20}}$=3×10-13m;
(3)粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的豎直分速度為:vy=a′t2=$\frac{qE{t}_{2}}{m}$=$\frac{1{0}^{-10}×3750×4×1{0}^{-8}}{1{0}^{-20}}$=1.5×106m/s,
粒子速度偏角為:tanθ=$\frac{{v}_{y}}{{v}_{0}}$=$\frac{1.5×1{0}^{6}}{2×1{0}^{6}}$=0.75,cosθ=0.8,
粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度為:v=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{y}^{2}}$=$\sqrt{(2×1{0}^{6})^{2}+(1.5×1{0}^{6})^{2}}$=2.5×106m/s,
粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為:r=$\frac{y}{cosθ}$=$\frac{3×1{0}^{-13}}{0.8}$=3.75×10-13m,
粒子做圓周運(yùn)動(dòng),庫(kù)侖力提供向心力,由牛頓第二定律得:k$\frac{qQ}{{r}^{2}}$=m$\frac{{v}^{2}}{r}$,
解得:Q≈2.6×10-20C;
答:(1)該粒子從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到離開(kāi)abcd電場(chǎng)所用的時(shí)間是1.6×10-7s;
(2)該粒子離開(kāi)abcd電場(chǎng)時(shí)偏離中心線的距離是3×10-13m;
(3)點(diǎn)電荷Q的電荷量是2.6×10-20C.
點(diǎn)評(píng) 本題考查了粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),粒子在加速電場(chǎng)中加速、在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng),分析清楚粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是解題的前提與關(guān)鍵,應(yīng)用動(dòng)能定理、牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可以解題;粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng),粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度應(yīng)與軌道半徑垂直.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | B. | C. | D. |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | b粒子的動(dòng)能較大 | B. | a粒子帶正電,b粒子帶負(fù)電 | ||
C. | b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng) | D. | a粒子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力較大 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 電阻A與阻值無(wú)窮大的電阻B并聯(lián),電阻不變 | |
B. | 電阻A與導(dǎo)線B(不計(jì)電阻)并聯(lián),總電阻為零 | |
C. | 并聯(lián)電路中任一支路的電阻都大于總電阻 | |
D. | 并聯(lián)電路某一支路開(kāi)路,總電阻為無(wú)窮大 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 重力大小不變,重心向外偏移 | |
B. | 重力大小減小,重心在挖去的小球之上 | |
C. | 重力大小減小,重心位置不變 | |
D. | 重力大小減小,重心被挖去而不復(fù)存在 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 電阻率與導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積有關(guān) | |
B. | 電阻率表征了材料的導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱,由導(dǎo)體的材料決定,且與溫度有關(guān) | |
C. | 電阻率越大的導(dǎo)體,其導(dǎo)電性能越好 | |
D. | 有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響,可以用來(lái)制成電阻溫度計(jì) |
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