| 带电粒子在匀强电场中的直线运动 题目答案及解析

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选修3-1

第一章 静电场

1.9 带电粒子在电场中的运动

带电粒子在匀强电场中的直线运动

如图所示,一充电后的平行板电容器的两极板相距$l$。在正极板附近有一质量为$M$、电荷量为$q(q\gt 0)$的粒子;在负极板有另一质量为$m$、电荷量为$-q$的粒子。在静电力的作用下,两粒子同时从静止开始运动。已知两粒子同时经过平行于正极板且与其相距$\dfrac{2}{5}$$l$的平面。若两粒子间的相互作用可忽略,不计重力,则$M$$m$$(\qquad)$

["

$3:2$

","

$2:1$

","

$5:2$

","

$3:1$

"]
[["A"]]

设平行板电容器内部电场强度为$E$,质量为$M$、电荷量为$q(q\gt 0)$的粒子运动的加速度为$a_{1}$,位移为$x_{1}$, 质量为$m$、电荷量为$-q$的粒子运动的加速度为$a_{2}$,位移为$x_{2}$,根据题意可知两粒子运动的位移之比为$\dfrac{x_{1}}{x_{2}}=\dfrac{\dfrac{2}{5}l}{\dfrac{3}{5}l}=\dfrac{2}{3}$,两粒子都从静止开始在电场力的作用下做匀加速直线运动,且运动时间相同,根据位移公式$x=\dfrac{1}{2}at^{2}$,可得两粒子运动的加速度之比为$\dfrac{a_{1}}{a_{2}}=\dfrac{x_{1}}{x_{2}}=\dfrac{2}{3}$;根据牛顿第二定律方程$Eq=ma$,可得两粒子的质量之比为$\dfrac{M}{m}=\dfrac{a_{2}}{a_{1}}=\dfrac{3}{2}$,故$\rm A$正确,$\rm BCD$错误。

故选:$\rm A$

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