分析 ①電荷在加速電場(chǎng)中加速,在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),應(yīng)用動(dòng)能定理與類平拋規(guī)律求出電荷的偏移量,然后求出偏移量之比.
②應(yīng)用動(dòng)能定理求出電荷離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度,然后求出速度之比.
③應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律與勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出電荷的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,然后求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比.
解答 解:設(shè)加速電壓為U1,加速電場(chǎng)寬度為L(zhǎng)1,加速電場(chǎng)強(qiáng)度為E;偏轉(zhuǎn)電壓為U2,偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)長(zhǎng)度為L(zhǎng)2,板間距離為d;
①電荷在加速電場(chǎng)中加速,由動(dòng)能定理得:qU1=12mv02-0,
電荷在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),水平方向:L2=v0t2,
豎直方向:y=12at22=12qU2mdt22,
解得:y=U2L224U1d,
電荷的偏移量取決于加速電壓與偏轉(zhuǎn)電壓、偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的長(zhǎng)度與板間距離,
與電荷無(wú)關(guān),則兩電荷的偏移量之比:y1:y2=1:1;
②電荷從開(kāi)始加速到離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),由動(dòng)能定理得:
qU1+qU2gyygmicy=12mv2-0,
解得:v=√2q(U1d+U2y)md,
U1、U2、d、y都相同,則電荷的速度大小之比:
v1v2=√q1m1√q2m2=√q1m2q2m1;
③電荷在加速電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng),
L1=12at12=12qEmt12,
加速時(shí)間:t1=√2mL1qE,
電荷在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),
水平方向:L2=v0t2,t2=L2v0=L2√m2qU1,
總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間:t=t1+t2=√2mL1qE+L2√m2qU1,
電荷運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比:t1總(cāng)t2總(cāng)=√m1q1+√m1q1√m2q2+√m2q2=√m1q2m2q1;
答:①它們離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的側(cè)移距離之比為1:1;
②它們離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度大小之比為√q1m2q2m1;
③它們從初速為零開(kāi)始至離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的過(guò)程中所用時(shí)間之比為√m1q2m2q1.
點(diǎn)評(píng) 本題考查了電荷在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),電荷在加速電場(chǎng)中做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),分析清楚電荷的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是解題的前提,應(yīng)用動(dòng)能定理、牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可以解題.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題
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