如图所示的直角坐标系中,在直线x=-2l0到y轴区域内存在着两个大小相等、方向相反的有界匀强电场,其中x轴上方的电场方向沿y轴负方向,x轴下方的电场方向沿y轴正方向。在电场左边界上A(-2l0,- l0)到C(-2l0,0)区域内,连续分布着电荷量为+q、质量为m的粒子。从某时刻起由A点到C点间的粒子,依次连续以相同的速度v0沿x轴正方向射入电场。若从A点射入的粒子,恰好从y轴上的A′(0,l0)沿x轴正方向射出电场,其轨迹如图虚线所示。不计粒子的重力及它们间的相互作用。求
(1)粒子从A点到A′的时间t;
(2) 匀强电场的电场强度E;
(3)在AC间还有哪些位置的粒子,通过电场后也能沿x轴正方向运动?
(1)T=;(2)E=;(3)AC间坐标为y=-l0 (n=1,2,3…)的点通过电场后也能沿x轴正方向运动
题目分析: (1)从A′点射出的粒子,由A到A′的运动时间为T,粒子x轴方向匀速直线运动
2l0=v0T, 解得T=
(2)由运动的对称性知 解得:E=
(3)设到C点距离为Δy处射出的粒子通过电场后也沿x轴正方向运动,粒子第一次到达x轴用时为Δt,水平位移为Δx。
则Δx=v0Δt
若满足2l0=n·2Δx(n=1,2,3…),则粒子从电场射出时的速度方向也将沿x轴正方向运动(如图所示)。
解得:Δy=l0(n=1,2,3…)
即AC间坐标为y=-l0 (n=1,2,3…)的点通过电场后也能沿x轴正方向运动。