问题 问答题

如图所示,一质量为m、电量为q的带电粒子,以速度v沿平行于板面的方向射入电场中.极板间的电压为U,板长为L,板间距离为d.若不计带电粒子的重力,求带电粒子射出电场时

(1)侧向位移的大小;

(2)速度的大小与方向.

答案

(1)粒子在电场中做类平抛运动,在垂直于板面方向的分运动为匀加速运动.带电粒子受到的电场力为 F=qE ①

由牛顿第二定律得带电粒子的加速度为 a=

F
m

由于极板间为匀强电场,故 U=Ed ③

带电粒子在平行于板面的方向不受力,所以在这个方向做匀速运动,由L=vt 可求得:t=

L
v

带电粒子射出电场时,在垂直于板面方向偏移的距离为y=

1
2
at2

由①②③④⑤可得:y=

qUL2
2mdv2

(2)带电粒子射出电场时垂直于极板的分速度为 vy=at=

qU
md
L
v

则速度大小为 V=

v2+
v2y
=
v2+
q2U2L2
m2d2v2

设速度与水平方向的夹角为α,则 tanα=

vy
v
=
qUL
mdv2
,α=arctan
qUL
mdv2

答:

(1)侧向位移的大小为

qUL2
2mdv2

(2)速度的大小为

v2+
q2U2L2
m2d2v2
,方向与水平方向成arctan
qUL
mdv2
角斜右下方.

多选题
多项选择题