问题 问答题

如图所示,A为粒子源.在A和极板B间的加速电压为U1,在两水平放置的平行导体板C、D间加有偏转电压U2.C、D板长L,板间距离d.现从粒子源A发出的带电粒子,由静止开始经加速电场加速后进入偏转电场,不计粒子的重力,求粒子离开偏转电场时的侧移距离和粒子的动能.

答案

令粒子所带电荷量为q,质量为m,在电场中加速后,根据动能定理有:

qU1=

1
2
mv2-0

得粒子经电场加速后的速度v=

2qU1
m

粒子进入偏转电场后,在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向在电场力作用下做初速度为0的匀加速直线运动,加速度a=

qU2
md
故有:

水平方向:l=vt ①

由①得t=

L
v

所以在竖直方向偏转的侧位移:y=

1
2
at2=
1
2
qU2
md
•(
L
v
)2=
qU2L2
2mdv2
=
qU2L2
2md×
2qU1
m
=
U2L2
4dU1

根据动能定理有:穿过偏转电场的过程中只有电场力做功,有:

q

U2
d
y=Ek-
1
2
mv2

粒子离开偏转电场时的动能:

Ek=q

U2
d
U2L2
4dU1
+
1
2
m
2qU1
m
=
q
U22
L2
4d2U1
+qU1

答:粒子离开偏转电场的侧位移为

U2L2
4dU1
,粒子的动能为
q
U22
L2
4d2U1
+qU1

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