稿件来源:高途
| 带电粒子在匀强电场中的偏转运动题目答案及解析如下,仅供参考!
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偏转运动
如图所示,质量为$m$、电荷量为$+q$的离子从$A$处由静止释放,经电场加速后沿图中圆弧虚线匀速率地通过静电分析器,再从$P$点垂直进入矩形有界匀强电场$CDQN$,电场左侧$QN$为离子接收屏。已知静电分析器通道内有均匀辐射方向分布的电场,加速电场的电压为$U$,圆弧虚线的半径为$R$,$PN=d$,离子重力不计。求:
离子进入静电分析器时速度$v$的大小;
$v= \\sqrt{\\dfrac{2qU}{m}}$
"]]离子在加速电场中加速,根据动能定理可得$qU=\dfrac{1}{2}mv^{2}$,解得$v=\sqrt{\dfrac{2qU}{m}}$
静电分析器圆弧虚线所在处电场强度$E$的大小;
$E= \\dfrac{2U}{R}$
"]]离子在辐向电场中电场力提供向心力,根据牛顿第二定律可得$qE=m\dfrac{v^{2}}{R}$,解得$E=\dfrac{2U}{R}$
若矩形匀强电场的场强$E_{0}= \dfrac{4U}{d}$,为确保离子打在屏上,屏$QN$至少要多长?
$d$
"]]离子做类平抛运动,有$d=\dfrac{1}{2} \cdot \dfrac{qE_{0}}{m}t^{2}$,竖直方向,有$y=vt$,联立解得$y=d$,为确保离子打在屏上,屏$QN$至少为$d$。
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