Question

如圖所示，兩平行金屬板A、B長l＝8cm，兩板間距離d＝8cm，A板比B板電勢高300V，即U_AB＝300V。一帶正電的粒子電量q＝10^-10­C，質(zhì)量m＝10^-20­kg，從R點(diǎn)沿電場中心線垂直電場線飛入電場，初速度v₀＝2×10⁶m/s，粒子飛出平行板電場后經(jīng)過界面MN、PS間的無電場區(qū)域后，進(jìn)入固定在中心線上的O點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q形成的電場區(qū)域（設(shè)界面PS右邊點(diǎn)電荷的電場分布不受界面的影響）。已知兩界面MN、PS相距為L＝12cm，粒子穿過界面PS最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏EF上。求（靜電力常數(shù)k＝9×10^9­N·m²/C²）

（1）粒子穿過界面PS時(shí)偏離中心線RO的距離多遠(yuǎn)？

（2）點(diǎn)電荷的電量。

Answer 1

【解析】（1）設(shè)粒子從電場中飛出時(shí)的側(cè)向位移為h, 穿過界面PS時(shí)偏離中心線OR的距離為y，則：   h=at²/2                                     （1分）

       即：                    （1分）

代入數(shù)據(jù)，解得：        h=0．03m=3cm                           （1分）

帶電粒子在離開電場后將做勻速直線運(yùn)動(dòng),由相似三角形知識(shí)得：

                                                      （1分）

代入數(shù)據(jù)，解得:      y=0．12m=12cm                              （1分）

（2）設(shè)粒子從電場中飛出時(shí)沿電場方向的速度為v_y，則：v_y=at=

代入數(shù)據(jù)，解得:       v_y=1．5×10⁶m/s                            （1分）

所以粒子從電場中飛出時(shí)沿電場方向的速度為：

                                    （1分）

設(shè)粒子從電場中飛出時(shí)的速度方向與水平方向的夾角為θ，則：

                                          （1分）

因?yàn)榱Ｗ哟┻^界面PS最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏上，所以該帶電粒子在穿過界面PS后將繞點(diǎn)電荷Q作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑與速度方向垂直。

勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑：                          （1分）

由：                                               （2分）

代入數(shù)據(jù)，解得：         Q=1．04×10^-8C