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如图所示,两平行金属板A,B长l=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高...

如图所示,两平行金属板A,B长l=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,即UAB=300V.一带正电的粒子电荷量q=1.0×10-10C,质量m=1.0×10-20Kg,从R点沿电场中心线垂直电场线飞入电场,初速度V=2×106m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面MN,PS间的无电场区域后,进入固定在中线上的O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS的右边点电荷的分布不受界面的影响),已知两界面MN,PS相距为L=12cm,粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏EF上.求(静电力常数K=9×109N.m2/C2
(1)粒子穿过界面PS时偏离中心线RO的距离多远?
(2)点电荷Q的电量.

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(1)带电粒子垂直进入匀强电场后,只受电场力,做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速直线运动.由牛顿定律求出加速度,由运动学公式求出粒子飞出电场时的侧移h,由几何知识求解粒子穿过界面PS时偏离中心线RO的距离. (2)由运动学公式求出粒子飞出电场时速度的大小和方向.粒子穿过界面PS后将绕电荷Q做匀速圆周运动,由库仑力提供向心力,由几何关系求出轨迹半径,再牛顿定律求解Q的电量. 【解析】 (1)设粒子从电场中飞出的侧位移为h,穿过界面PS时偏离中心线的距离为y      h=at2       (1)      l=vt         (2) 又粒子的加速度为a= (3) 由(1)(2)(3)得   h= 代入解得  h=0.03m 又由相似三角形得    = 代入解得  y=0.12m (2)设粒子从电场中飞出时在竖直方向的速度为vy则   vy=at= 代入解得  vy=1.5×106m/s 粒子从电场中飞出时速度v.则     v==2.5×106m/s v与水平方向的夹角θ=arctan=37° 粒子穿过界面PS垂直打在放置中心线上的荧光屏上,粒子穿过界面PS后将绕电荷Q做匀速圆周运动,其半径与速度方向垂直 匀速圆周运动半径r,由几何关系得     r==0.15m              又  k=m 代入解得 Q=1.04×10-8C        答: (1)粒子穿过界面PS时偏离中心线RO的距离是0.12m; (2)点电荷Q的电量是1.04×10-8C.
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考点分析:
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备有如下器材:
A.干电池1节;
B.滑动变阻器(0~20Ω);
C.滑动变阻器(0~1kΩ);
D.电压表(0~3V);
E.电流表(0~0.6A);
F.电流表(0~3A);
G.开关、导线若干.
(1)其中滑动变阻器应选______,电流表应选______.(只填器材前的序号)
(2)为了最大限度地减小实验误差,请在虚线框中画出该实验最合理的电路图.
(3)某同学记录的实验数据如下表所示,试根据这些数据在图中画出U-I图线,根据图线得到被测电池的电动势E=______V,内电阻r=______Ω.
123456
I(A)0.100.150.200.250.300.40
U(V)1.321.261.181.131.040.93


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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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