问题 问答题

如图甲所示,在场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场内存在一个半径为R的圆形区域,O点为该圆形区域的圆心,A点是圆形区域的最高点,B点是圆形区域最右侧的点.在A点由放射源释放出初速度大小不同、方向均垂直于场强向右的正电荷,电荷的质量为m,电量为q,不计电荷的重力.

(1)正电荷以多大的速率发射,才能经过图中的P点(图甲中θ为已知)?

(2)在问题(1)中,电荷经过P点的动能是多大?

(3)若在圆形区域的边缘有一接收屏CBD,其中C、D分别为接收屏上最边缘的两点(如图乙所示),且∠COB=∠BOD=30°.则该屏上接收到的正电荷的最大动能是多少?

答案

(1)对正电荷q做类平抛运动

Rsinθ=V0t

R(1+cosθ)=

1
2
Eq
m
t
2

解得  v0=

EqR(1-cosθ)
2m

(2)对电荷从A到P点过程,运用动能定理得:

EK-

1
2
mV02=EqR(1+cosθ)

解得EK=

1
4
EqR(5+3cosθ)

(3)由上问结果可知当θ=600时,即电荷打到D点其动能最大

最大动能为:

EKm=

1
4
EqR(5+3cos60°)=
13EqR
8

答:(1)正电荷以

EqR(1-cosθ)
2m
的速率发射,才能经过图中的P点

(2)在问题(1)中,电荷经过P点的动能是

1
4
EqR(5+3cosθ)

(3)该屏上接收到的正电荷的最大动能是

13EqR
8

单项选择题
单项选择题 A2型题