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如图(甲)所示,在场强大小为E、方向竖直向上的匀强电场中存在着一半径为R的圆形区...

如图(甲)所示,在场强大小为E、方向竖直向上的匀强电场中存在着一半径为R的圆形区域,O点为该圆形区域的圆心,A点是圆形区域的最低点,B点是圆形区域最右侧的点.在A点有放射源释放出初速度大小不同、方向均垂直于场强方向向右的正电荷,电荷的质量为m、电量为q,不计电荷重力、电荷之间的作用力.
(1)某电荷的运动轨迹和圆形区域的边缘交于P点,如图(甲)所示,∠POA=θ,求该电荷从A点出发时的速率.
(2)若在圆形区域的边缘有一接收屏CBD,如图(乙)所示,C、D分别为接收屏上最边缘的两点,∠COB=∠BOD=30°.求该屏上接收到的电荷的最大动能和最小动能.

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(1)电荷从A到P做类平抛运动,由牛顿第二定律求出加速度.电荷水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速直线运动,此电荷水平位移为Rsinθ,竖直位移为R-Rcosθ,由运动学公式和几何关系求出该电荷从A点出发时的速率. (2)当电荷打到C点时,电场力做功最大,电荷获得的动能最大,打在D点电场力最小,获得的动能最小,根据动能定理求解该屏上接收到的电荷的最大动能和最小动能. 【解析】 (1)电荷从A到P做类平抛运动,由牛顿第二定律得    a= 水平方向:Rsinθ=vt 竖直方向:R-Rcosθ= 联立解得, (2)由(1)得知,粒子从A点出发时的动能为Ek= 设经过P点时的动能为Ek,则有    qE(R-Rcosθ)= 解得,Ek= 当电荷打到C点时,电场力做功最大,电荷获得的动能最大,最大动能为EkC== 打在D点电场力最小,获得的动能最小,最小动能为EkD= 答:(1)该电荷从A点出发时的速率是 (2)该屏上接收到的电荷的最大动能和最小动能分别为大动能为和.
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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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