如图所示,边长为L的正方形区域abcd内存在着匀强电场.电量为q、动能为Ek的带电粒子从a点沿ab方向进入电场,不计重力

如图所示,边长为L的正方形区域abcd内存在着匀强电场.电量为q、动能为Ek的带电粒子从a点沿ab方向进入电场,不计重力.

(1)若粒子从c点离开电场,求电场强度的大小和粒子离开电场时的动能?
(2)若粒子由bc边离开电场动能为Ek′,则电场强度为多大?
(3)若粒子由cd边离开电场动能为Ek′,则电场强度为多大?
吟韵雅越 1年前 已收到1个回答 举报

真真假假sly 花朵

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解题思路:(1)将运动沿着水平和竖直方向正交分解,运用牛顿运动定律、运动学公式和动能定理列式求解;
(2)、(3)粒子在ab方向上作匀速运动;粒子在ad方向上做初速度为0的匀加速运动;运用牛顿运动定律、运动学公式和动能定理列式求解;

(1)粒子的初动能为,EK=[1/2m
v20]
粒子在ab方向上作匀速运动,L=v0t
粒子在ad方向上做初速度为0的匀加速运动,L=[1/2]at2
根据牛顿第二定律,a=[qE/m]
所以E=
4Ek
qL
根据动能定理,有:qEL=Ekt-EK
所以Ekt=qEL+EK=5EK
(2)、(3)根据牛顿第二定律,有
qE=ma ①
沿初速度方向做匀速运动,有
x=v0t ②
沿电场方向的分位移为
y=[1/2]at2
根据动能定理,有
qEy=EK′-Ek
当带电粒子从bc边飞出时,x=L,y<L,由①②③④式联立解得:E=
2
Ek(Ek′−Ek)
qL,
当带电粒子从cd边飞出时,y=L,x<L,由①②③④式联立解得:E=
Ek′−Ek
qL.
答:(1)电场强度的大小为
4Ek
qL,粒子离开电场时的动能为5EK
(2)当带电粒子从bc边飞出时,电场强度大小为
2
Ek(Ek′−Ek)
qL.
(3)当带电粒子从cd边飞出时,电场强度大小为
Ek′−Ek
qL.

点评:
本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;匀强电场中电势差和电场强度的关系.

考点点评: 本题关键将带电粒子的运动沿初速度方向和电场方向进行正交分解,然后根据牛顿第二定律和运动学公式列式求解.

1年前

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