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如图1所示,平行金属板A和B的距离为d,它们的右端放着垂直金属板的靶MN.现在A...

如图1所示,平行金属板A和B的距离为d,它们的右端放着垂直金属板的靶MN.现在A、B板上加上如图2所示的方波形电压,t=0时A板比B板的电势高,电压的正向值为U,反向值也为U,现有质量为m的带正电且电量为q的粒子束从AB的中点O以平行于金属板的方向OO′先后射入.设粒子能全部打在靶MN上,而且所有粒子在AB间的飞行时间均为T,不计重力影响,试问:
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(1)在距离靶MN的中心O′点多远的范围内有粒子击中?
(2)要使粒子能全部打在靶MN上,电压U的数值应满足的条件?
(3)电场力对每个击中O′点的带电粒子做的总功是多少?
(1)根据粒子在电场中做曲线运动,由水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀变速运动,并根据运动学公式,即可求解; (2)由第(1)问结果,根据偏转位移小于等于间距的一半,即可求解; (3)根据电场力做功相等,即可求解. 【解析】 (1)粒子在电场中运动时,水平方向始终作匀速直线运动,竖直方向作匀变速运动. 当粒子在t=nT时刻进入电场向下的侧移最大. 先向下匀加速运动位移, 此时速度为. 然后向下匀减速运动位移 所以:粒子向下的最大侧位移为 当粒子在时刻进入电场向上侧移最大.先向上匀加速运动后向上匀减速运动,再向下匀减速运动. 所以粒子打在靶子上时向上的最大侧位移为 所以:在距靶子中心O′点下方至上方范围内有粒子击中. (2)要使粒子能全部打在靶子上需满足的条件为:, 化简得: (3)当粒子出电场时,电场力对所有的粒子做的功都相同,为 答:(1)在距靶子中心O′点下方至上方范围内有粒子击中; (2)要使粒子能全部打在靶MN上,电压U的数值应满足的条件:; (3)电场力对每个击中O′点的带电粒子做的总功是.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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