如圖所示,離子發(fā)生器發(fā)射一束質(zhì)量為m,電荷量為e,從靜止經(jīng)加速電壓U1=5000v加速后,獲得速度vo,并沿垂直于電場線方向射入兩平行板中央,受偏轉(zhuǎn)電壓U2=400v作用后,以速度v離開電場,若兩板間距離d=1.0cm,板長l=5.0cm,求:
(1)離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的橫向偏移量y;
(2)離子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ的正切值tanθ.
分析:(1)先根據(jù)牛頓第二定律求出在偏轉(zhuǎn)電場中的加速度,離子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),可以根據(jù)位移公式y(tǒng)=
1
2
at2計(jì)算偏轉(zhuǎn)位移;
(2)離子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ的正切值tanθ等于豎直方向的速度與水平方向的速度之比,根據(jù)在豎直方向上離子做勻加速度直線運(yùn)動(dòng)的速度公式vy=at,可計(jì)算出豎直方向的速度,即可求解.
解答:解:(1)在加速電場中,根據(jù)動(dòng)能定理得:
  qU1=
1
2
mv02
則得,v0=
2qU
m

偏轉(zhuǎn)電場的場強(qiáng):E=
U2
d

則電場力:F=qE=
qU2
d

根據(jù)牛頓第二定律:qE=ma
解得:a=
qU2
md

離子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng):
  y=
1
2
at2;
水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),則 t=
l
v0

所以:y=
1
2
at2=
1
2
×
qU2
md
×(
l
v0
)2
=
l2U2
4dU1
=
0.052×400
4×0.01×5000
m=5×10-3m=0.5cm
(2)豎直方向上的速度 vy=at=
qU2
md
×
l
v0

所以離子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ的正切值tanθ=
vy
v0
=
qU2l
dm
v
2
0

聯(lián)立解得:tanθ=
lU2
2dU1
=
0.05×400
2×0.01×5000
=0.2
答:(1)離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的橫向偏移量y為0.5cm;(2)離子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ的正切值tanθ為0.2.
點(diǎn)評:本題關(guān)鍵是分析清楚粒子的運(yùn)動(dòng)情況,對于類平拋運(yùn)動(dòng),可以運(yùn)用正交分解法分解為初速度方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和沿電場力方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng).
練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為m,電量為q的離子,從靜止經(jīng)過加速電壓U1加速后,獲得速度V0并沿垂直于電場方向射入兩平行板中央,受偏轉(zhuǎn)電壓U2作用后,以速度v離開電場,已知平行板長為L,兩板間的距離為d,求:
(1)v0的大小;
(2)離子在偏轉(zhuǎn)電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;
(3)離子在偏轉(zhuǎn)電場受到的電場力的大小F
(4)離子在偏轉(zhuǎn)電場中的加速度;
(5)離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的橫向偏移量y.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為m,電荷量為q的離子,從靜止經(jīng)加速電壓U加速后,獲得速度v0并沿垂直于電場線方向射人兩平行板中央,受偏轉(zhuǎn)電壓U2作用后,以某一速度離開電場,已知平行板長為,兩板間距離為d.求:

(1)v0的大;

(2)離子在偏轉(zhuǎn)電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t;

(3)離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度的大小和方向;

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科目:高中物理 來源:2014屆廣東省汕頭市高二10月月考物理試卷(解析版) 題型:計(jì)算題

(16分)、如圖所示,離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為m,電荷量為q的離子,從靜止經(jīng)加速電壓U1加速后,獲得速度,并沿垂直于電場線方向射入兩平行板中央,受偏轉(zhuǎn)電壓U2作用后,以速度離開電場,已知平行板長為,兩板間距離為d,求:  

的大小和離子在偏轉(zhuǎn)電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間

②離子在偏轉(zhuǎn)電場中受到的電場力的大小F和離子在偏轉(zhuǎn)電場中的加速度

③離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的橫向速度和離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度的大小

④離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)量y和離子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ的正切值tanθ

 

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科目:高中物理 來源:2010年海南中學(xué)高一第二學(xué)期期末考試物理試題 題型:計(jì)算題

(13分)如圖所示,離子發(fā)生器發(fā)射出一束質(zhì)量為m,電荷量為q的離子,從靜止經(jīng)加速電壓U加速后,獲得速度v0并沿垂直于電場線方向射人兩平行板中央,受偏轉(zhuǎn)電壓U2作用后,以某一速度離開電場,已知平行板長為,兩板間距離為d.求:

(1)v0的大。

(2)離子在偏轉(zhuǎn)電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t;

(3)離子在離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度的大小和方向;

 

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