Question

如圖所示，某空間有一豎直向下的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度E＝1.0×10²V/m，一塊足夠大的接地金屬板水平放置在勻強(qiáng)電場中，在金屬板的正上方高度h＝0.80 m的a處有一粒子源，盒內(nèi)粒子以v₀＝2.0×10²m/s初速度向水平面以下的各個(gè)方向均勻放出質(zhì)量為m＝2.0×10^－15kg、電荷量為q＝＋10^－12C的帶電粒子，粒子最終落在金屬板b上。若不計(jì)粒子重力，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(1)粒子源所在處a點(diǎn)的電勢；

(2)帶電粒子打在金屬板上時(shí)的動(dòng)能；

(3)從粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍(所形成的面積)；若使帶電粒子打在金屬板上的范圍減小，可以通過改變哪些物理量來實(shí)現(xiàn)？

 

Answer 1

【答案】

（1）80V（2）J（3）S=4.0m²

【解析】

試題分析：

（1）由題意知?jiǎng)驈?qiáng)電場方向向下， b板接地，因此=80V

（2）由動(dòng)能定理， 解得帶電粒子打在金屬板上時(shí)的動(dòng)能為

J

（3）粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍以粒子水平拋出落點(diǎn)為邊界，設(shè)水平拋出后t時(shí)間落到金屬板上，

由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律知，，， 

聯(lián)立以上各式，解得=4.0m² 

可以通過減小h或增大E實(shí)現(xiàn)。

考點(diǎn)：電勢 電勢差 動(dòng)能定理 平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律