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如图所示,离子发生器发射出一束质量为m,带电量为q的离子(初速度不计,重力不计),经加速电压U1加速后以垂直于电场方向射入两平行板中央,受偏转电压U2作用后,飞出电场.已知平行板的长度为L,两板间距离为d,试计算:
(1)偏转量y是多少?
(2)离子离开电场时的速度偏角θ的正切值是多大?
(1)离子在加速电场中运动的过程中,只有电场力做功W=qU,根据动能定理得:qU1=
1
2
mv02
解得:v0=
2qU1
m

离子在偏转电场中做类平抛运动,水平方向匀速直线运动
所以:L=v0t
解得:t=
L
v0
=
L
2qU1
m
=L
m
2qU1

偏转电场的场强:E=
U2
d

则离子所受的电场力:F=qE=
qU2
d

根据牛顿第二定律:qE=ma
解得:a=
qU2
md

离子在偏转电场中做类平抛运动,竖直方向初速度为零的匀加速直线运动:
所以:y=
1
2
at2=
1
2
×
qU2
md
×(L
m
2qU1
2=
L2U2
4dU1

(2)竖直方向上的速度vy=at=
qU2
md
×
L
v0

所以离子离开偏转电场时的偏转角θ的正切值tanθ=
vy
v0
=
qU2L
dm
v20

又因为qU1=
1
2
mv02
联立解得:tanθ=
LU2
2dU1

答:(1)偏转量y是
L2U2
4dU1
.(2)离子离开电场时的速度偏角θ的正切值是
LU2
2dU1
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图(a)所示,A、B表示真空中水平放置的相距为d的平行金属板,板长为L,两板加电压后板间的电场可视为匀强电场。现在A、B两板间加上如图(b)所示的周期性的交变电压,在t=0时恰有一质量为m、电量为q的粒子在板间中央沿水平方向以速度v0射入电场,忽略粒子的重力,则下列关于粒子运动状况的表述中正确的是(  )
A.粒子在垂直于板的方向上的分运动可能是往复运动
B.粒子在垂直于板的方向上的分运动是单向运动
C.只要周期T和电压U0的值满足一定条件,粒子就可沿与板平行的方向飞出
D.粒子不可能沿与板平行的方向飞出

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(1)若液滴恰好能处于静止状态,电压表的示数是多少?若此时滑动变阻器的滑动触头C正好在变阻器正中点,那么滑动变阻器的最大阻值Rm是多大?
(2)将滑动触头C迅速滑到A端,则液滴将向哪个极板作什么性质的运动?到达该极板时的速度是多大?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

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(1)若在两金属板上加上U1=1000V的直流电压(φA>φB),为使电子沿入射方向做匀速直线运动,应加怎样的磁场?
(2)若在两金属板上加上U2=1000cos2πt(V)的交流电压,并使圆筒绕中心轴按图2示方向以ω=4πrad/s的角速度匀速转动,确定电子在记录纸上的偏转位移随时间变化的关系式并定性画出1s钟内所记录的图形.(电子穿过AB的时间很短,可认为这段时间内板间电压不变)

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

一束电子从静止开始经加速电压U1加速后,以水平速度射入水平放置的两平行金属板中间,如图所示,金属板长为l,两板距离为d,竖直放置的荧光屏距金属板右端为L.若在两金属板间加直流电压U2时,光点偏离中线与荧光屏交点O,打在荧光屏上的P点,求OP的长度.

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电子从静止出发被500V的电压加速,然后进入另一个电场强度为5000N/C的匀强偏转电场,进入时的速度方向与偏转电场的方向垂直.已知偏转电场电极长6cm,求:
(1)电子进入偏转电场时的速度v;
(2)电子离开偏转电场时的速度与进入偏转电场时的速度方向之间的夹角θ的正切值.(电子的电荷量q=-1.60×10-19C,质量m=0.90×10-30kg)

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(1)质子进入偏转电场时的速度;
(2)为保证质子能从下极板正中央的小孔射出,则极板的长度应为多少?

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(1)电子离开加速电场时的速度v是多少?
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