如图所示,两带电平行板竖直放置,开始时两极板间电压为U,相距为d,两极板间形成匀强电场.有一带电粒子,质量为m(重力不计)、所带电荷量为+q,从两极板下端连线的中点P以竖

◎ 题目

如图所示,两带电平行板竖直放置,开始时两极板间电压为U,相距为d,两极板间形成匀强电场.有一带电粒子,质量为m(重力不计)、所带电荷量为+q,从两极板下端连线的中点P以竖直速度v0射入匀强电场中,带电粒子落在A极板的M点上.
(1)若将A极板向左侧水平移动d/2,此带电粒子仍从P点以速度v0竖直射入匀强电场且仍落在A极板的M点上,则两极板间电压应增大还是减小?电压应变为原来的几倍?
(2)若将A极板向左侧水平移动d/2并保持两极板间电压为U,此带电粒子仍从P点竖直射入匀强电场且仍落在A极板的M点上,则应以多大的速度v'射入匀强电场?
魔方格

◎ 答案

(1)小球水平方向做匀加速运动,竖直方向做匀速直线运动,则有
  水平方向有:
d
2
=
1
2
a1t2

      式中a1=
F
m
=
qE
m
=
qU
md
  ②
将A极板向左侧水平移动
d
2
,此带电粒子仍从P点以速度v0竖直射入匀强电场且仍落在A极板的M点上,两次运动的时间相等,水平位移变成d,由①得:
a2=2a1
由②式推得两板间电压关系为U2=3U1,电压应变为原来的3倍.
(2)电压不变,由②则得加速度关系:a3=
2
3
a1

设带电粒子在竖直方向的位移为L,则:d=
1
2
a3(
L
v′
)2

d
2
=
1
2
a1(
L
v0
)2

可解得:v′=

3
v0
3

答:(1)两板间电压应增大,电压应变为原来的3倍.
(2)此带电粒子应以的速度v′=

3
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