| 牛顿第二定律的两类基本问题 题目答案及解析

稿件来源:高途

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必修1

第四章 牛顿运动定律

4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)

牛顿第二定律的两类基本问题

如图所示,有两种比荷不同的带正电的粒子,其中带电粒子$\rm A$的比荷大于带电粒子$\rm B$的比荷,$\rm A$$\rm B$两种粒子先后进入加速电场加速,然后进入偏转电场,最后打在偏转电场右侧的屏上,带电粒子进入电场加速时的初速度忽略不计,不考虑重力的影响,下列说法正确的是$(\quad\ \ \ \ )$

["

离开加速电场时,$\\rm A$的速度比$\\rm B$的速度大

","

离开偏转电场时,$\\rm A$$\\rm B$的偏转距离相等

","

偏转电场对$\\rm A$$\\rm B$所做的功一定相等

","

从进入加速电场到离开偏转电场,$\\rm A$$\\rm B$的运动时间相等

"]
[["AB"]]

$\rm A$.粒子在加速电场中,根据动能定理有$q{{U}_{1}}=\dfrac{1}{2}m{{v}_{0}}^{2}$,解得${{v}_{0}}=\sqrt{\dfrac{2q{{U}_{1}}}{m}}$,带电粒子$\rm A$的比荷大于带电粒子$\rm B$的比荷,则离开加速电场时,$\rm A$的速度比$\rm B$的速度大,故$\rm A$正确;

$\rm B$.粒子在偏转电场中做类平抛运动,设板长为$L$,间距为$d$,则$L={{v}_{0}}t$$y=\dfrac{1}{2}a{{t}^{2}}$

根据牛顿第二定律有$a=\dfrac{q{{U}_{2}}}{md}$,解得$y=\dfrac{{{U}_{2}}{{L}^{2}}}{4{{U}_{1}}d}$,则离开偏转电场时,$\rm A$$\rm B$的偏转距离相等,故$\rm B$正确;

$\rm C$.偏转电场中,电场力做功为$W=qEy=\dfrac{q{{U}_{2}}^{2}{{L}^{2}}}{4{{U}_{1}}{{d}^{2}}}$,由于电量关系未知,故无法判断电场做功大小关系,故$\rm C$错误;

$\rm D$.设加速电场的宽度为${d}'$,在加速电场中由动量定理有:$\dfrac{q{{U}_{1}}}{{{d}'}}{t}'=m{{v}_{0}}$

从进入加速电场到离开偏转电场,运动时间为${t}''=t+{t}'$,解得${t}''=\left( 2{d}'+L \right)\sqrt{\dfrac{m}{2q{{U}_{1}}}}$,则从进入加速电场到离开偏转电场,$\rm A$的运动时间小于$\rm B$的运动时间,故$\rm D$错误;

故选$\rm AB$

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