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16.一初速度为零的带电粒子经电压为U=4.0×103V的匀强电场加速后,获得5.0×103m/s的速度,粒子通过加速电场的时间t=1.0×10-4s,不计重力作用.
求:(1)粒子通过电场过程中的位移x为多大?
(2)带电粒子的比荷(电荷量与质量之比$\frac{q}{m}$)为多大?
(3)匀强电场的场强E为多大?

分析 (1)粒子做匀加速直线运动,根据平均速度位移公式可得位移;
(2)带电粒子在电场中运动时电场力做正功,根据动能定理可求得荷质比;
(3)由运动过程求解出加速度,根据牛顿第二定律可求得电场强度的大小.

解答 解:(1)由平均速度公式有:x=$\frac{1}{2}vt$=$\frac{1}{2}$×5.0×103×1.0×10-4m=0.25m  
(2)由动能定理有:$qU=\frac{1}{2}m{v^2}$
解得:$\frac{q}{m}=3.1×{10^3}c/kg$
(3)根据牛顿第二定律有:qE=ma
由运动学公式有:$a=\frac{v}{t}$
解得:E=1.8×103V/m
答:
(1)粒子通过电场过程中的位移x为0.25m.
(2)带电粒子的比荷(电荷量与质量之比$\frac{q}{m}$)为3.1×103C/kg.
(3)匀强电场的场强E为1.8×103V/m.

点评 带电粒子在电场中的加速运动情况,一可通过动能定理或能量守恒求得,二可通过牛顿第二定律和运动学结合求得,有时两种方法可结合使用.

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B.R2不变时,V1读数与A读数之比等于R1
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