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一束质量为m、电荷量为q的带电粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电场,如图,如果两极板间电压为U,两极板间的距离为d,板长为L(该粒子束不会击中极板),求:
(1)粒子在极板中运动的时间
(2)粒子在电场方向发生的位移
(3)粒子从进入电场到飞出极板时电场力对它所做的功(粒子的重力忽略不计)
分析:(1)粒子垂直射入电场中做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,水平位移大小为L,由L=v0t求时间.
(2)竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,由牛顿第二定律求得加速度,由位移公式s=
1
2
at2,求解即可.
(3)电场力对粒子做的功W=qEs,电场强度E=
U
d
解答:解:
(1)粒子在极板间运动的时间t=
L
v0

(2)垂直于极板方向的加速度a=
qU
md

所以粒子在飞越极板间电场过程中,在电场方向发生的侧移s=
1
2
at2=
1
2
?
qU
md
?
L2
v
2
0
=
qUL2
2md
v
2
0

(3)电场强度E=
U
d

电场力对粒子做的功W=qEs=
q2U2l2
2md2v02

答:
(1)粒子在极板中运动的时间是
L
v0

(2)粒子在电场方向发生的位移是
qUL2
2md
v
2
0

(3)粒子从进入电场到飞出极板时电场力对它所做的功是
q2U2l2
2md2v02
点评:本题是带电粒子在电场中类平抛运动的类型,要熟练运用运动的分解法进行求解,是常见的基础题.
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y=-2.2R的位置,荧光屏乙平行于y轴放置在x=3.5R的位置.现有一束质量为m、电荷量为q(q>0)、动能为E0的粒子从坐标为(-R,0)的A点沿x轴正方向射入区域Ⅰ,最终打在荧光屏甲上,出现亮点N的坐标为(0.4R,-2.2R).若撤去圆外磁场,粒子也打在荧光屏甲上,出现亮点M的坐标为(0,-2.2R),此时,若将荧光屏甲沿y轴负方向平移,发现亮点的x轴坐标始终保持不变.不计粒子重力影响.
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(2)求在区域Ⅰ和Ⅱ中磁感应强度B1、B2的大小和方向;
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(1)加速电压U1
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(3)粒子从o点到p点所用时间.

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(2)求N点到O点的距离ON;
(3)若去掉电场,而在过N点的某一区域内加一垂直纸面向里的匀强磁场,试求该匀强磁场的磁感应强度.

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3
R
2mU
q
的匀强磁场中.已知匀强电场的宽度为d=
1
2
R,匀强磁场由一个长为2R、宽为
1
2
R的矩形区域组成,磁场方向垂直纸面向里,粒子间的相互作用和重力均不计.
(1)若加速电场加速电压为9U,求粒子在电磁场中运动的总时间;
(2)若加速电场加速电压为U,求粒子在电磁场中运动的总时间.

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