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如图13所示,A、B为两块平行金属板,A板带正电,B板带负电。两板之间存在着匀强电场,两板间距为d,两板间电势差为U,在B板上开有两个间距为L的小孔。C、D为两块同心半圆形金属板,圆心都在贴近B板的Oˊ处,C带正电,D带负电。两半圆形金属板间的距离很近,两半圆形金属板末端的中心线正对着B板上的小孔,两半圆形金属板间的电场强度可认为大小处处相等,方向都指向Oˊ。半圆形金属板两端与B板的间隙可忽略不计。现从正对B板小孔、紧靠A板的O处由静止释放一个质量为m、电荷量为q的带正电微粒(微粒的重力不计)。求:

(1)  微粒穿过B板小孔时的速度为多大;

(2)  为了使微粒能在CD板间运动而不碰板,CD板间的电场强度大小应满足什么条件;

(3)  在满足(2)的情况下,从释放微粒开始,经过多长时间微粒会通过半圆形金属板间的最低点P。

 

答案

(1)设微粒穿过B板小孔时的速度为v,根据动能定理,有

解得----------------------5分

(2)依题意,微粒进入半圆形金属板后做匀速圆周运动,电场力提供向心力,有

解得   ---------------------6分

(1)  设微粒从释放开始经t1射出B板的小孔,则

----------------------2分

设微粒在半圆形金属板间运动经过t2第一次到达最低点P,则

----------------------2分

所以,从释放微粒开始,经过微粒第一次到达P点;根据运动的对称性,可知再经过2(t1+t2)微粒再一次经过P点,所以微粒经过P点的时间t为:

   --------------------3分

解析:略

 

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