Question

（14分）如图所示，离子发生器发射出一束质量为m，电荷量为q的离子，从静止经加速电压U₁加速后，获得速度，并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U₂作用后，以速度离开电场，已知平行板长为，两板间距离为d，求：  

①的大小；

②离子在偏转电场中运动时间；

③离子在偏转电场中受到的电场力的大小F；

④离子在偏转电场中的加速度；

⑤离子在离开偏转电场时的横向速度；

⑥离子在离开偏转电场时的速度的大小；

⑦离子在离开偏转电场时的横向偏移量y；

 

Answer 1

【答案】

①②③④⑤

⑥⑦

【解析】①不管加速电场是不是匀强电场，W＝qU都适用，所以由动能定理得：

                          （2分）

②由于偏转电场是匀强电场，所以离子的运动类似平抛运动．

即：水平方向为速度为v₀的匀速直线运动，竖直方向为初速度为零的匀加速直线运动．

∴在水平方向（2分）

③   F=qE=（2分）

④（2分）

⑤（2分）

⑥（2分）

⑦（和带电粒子q、m无关，只取决于加速电场和偏转电场）。（2分）

本题考查带电粒子在电场中的偏转，在加速电场先由动能定理求得电场力做功和进入偏转电场的速度大小，进入偏转电场后电场力方向与初速度方向垂直，水平方向做匀速运动，竖直方向做匀加速直线运动，电场力提供加速度，由匀变速直线运动的速度、位移与时间的关系可求得飞出偏转电场时的速度大小和位移大小