分析 (1)根据动能定理求出粒子离开区域I时的速度大小;
(2)根据牛顿第二定律和运动学公式求出粒子刚出区域Ⅱ时速度与边界的夹角,要使粒子的速度变为零,所加电场的方向应与粒子出区域Ⅱ时的速度方向相反,
然后根据速度的合成求出粒子刚出区域Ⅱ时速度大小,最后根据牛顿第二定律和运动学公式求出所加的另一个电场强度.
解答 解:(1)由动能定理得,qEId1=$\frac{1}{2}$m${v}_{1}^{2}$,
解得:v1=$\sqrt{\frac{2q{E}_{1}{d}_{1}}{m}}$=$\sqrt{\frac{2×1.6×1{0}^{-6}×1.0×1{0}^{4}×5.0}{1.0×1{0}^{-8}}}$m/s=4×103 m/s.
(2)粒子在区域Ⅱ做类平抛运动,水平向右为y轴,竖直向上为x轴.
设粒子刚出区域Ⅱ时速度与边界的夹角为θ,
则有:vx=v1 vy=at…①
粒子在匀强电场区域Ⅱ运动时的加速度:
a=$\frac{q{E}_{2}}{m}$…②
粒子在匀强电场区域Ⅱ内的运动时间:
t=$\frac{{d}_{2}}{{v}_{1}}$…③
又有:tanθ=$\frac{{v}_{x}}{{v}_{y}}$…④
联立①②③④代入数据可解得:θ=30°,
要使粒子的速度变为零,所加电场的方向应与粒子出区域Ⅱ时的速度方向相反,即与水平成30°斜向左下方;
粒子刚出区域Ⅱ时速度大小:
v=$\sqrt{{v}_{x}^{2}+{v}_{y}^{2}}$=$\sqrt{(4×1{0}^{3})^{2}+(4\sqrt{3}×1{0}^{3})^{2}}$ m/s=8×103 m/s,
粒子在另一个匀强电场区域运动时的加速度:
a′=$\frac{q{E}_{3}}{m}$…⑤
又因为v=a′t′…⑥
联立⑤⑥代入数据可解得:E3=50V/m.
答:(1)粒子离开区域I时的速度大小为4×103 m/s;
(2)此电场的方向及电场强度E3为50V/m.
点评 本题考查带电粒子在电场中的运动问题,其研究方法与质点动力学相同,同样遵循运动的合成与分解、牛顿运动定律、动能定理等力学规律.
处理问题的要点是注意区分不同的物理过程,弄清在不同的物理过程中物体的受力情况及运动性质(平衡、加速或减速,是直线运动还是曲线运动),并选用相应的物理规律.
科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 做简谐运动的物体,其速度和加速度两物理量随时间的变化规律均符合正余弦函数变化 规律 | |
B. | 宇宙红移现象表示宇宙正在膨胀,这可以用多普勒效应来解释.说明我们接受到的遥远恒星发出的光比恒星实际发光频率偏大 | |
C. | 黑洞之所以不能被看到任何光射出,是因为黑洞巨大的引力使环绕其运动的物体速度超过了光速,因此光无法脱离其引力范围被地球观测到 | |
D. | 波传播方向上各质点与振源振动周期相同,是因为各质点的振动均可看做在其相邻的前 一质点驱动力作用下的受迫振动 | |
E. | 夜晚,在房间内透过很薄的纱帘看到外面的灯光有彩色的虚影,这是光的衍射现象 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 甲的加速度大小为5m/s2 | B. | 乙的加速度大小为5m/s2 | ||
C. | 甲在4 s内的位移大小为40 m | D. | 乙在4 s内的位移大小为20 m |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 滑块在MN右边运动的位移大小与在MN左边运动的位移大小相等 | |
B. | 在t=5 s时,小球经过边界MN | |
C. | 滑块受到的滑动摩擦力与电场力之比为2:5 | |
D. | 在滑块运动的整个过程中,滑动摩擦力做的功小于电场力做的功 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | $\frac{2}{3}$mg | B. | $\frac{3}{2}$mg | C. | mg | D. | $\sqrt{2}$mg |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 物块b可能受3个力 | B. | 细线中的拉力小于2 mg | ||
C. | 剪断细线瞬间b的加速度大小为g | D. | 剪断细线瞬间a的加速度大小为2g |
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