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一束质量为m、电量为+q的带电粒子在平行板中央以平行于两极板的速度v0进入匀强电场,如图所示.如果两极板间电压为U,两极板间的距离为d、板长为L.为了使粒子束不会击中极板,求电压U的取值范围(注:重力不能忽略).
人气:262 ℃ 时间:2020-01-28 10:25:19
解答
粒子在极板间运动的时间为:t=
L
v0
…①.
垂直于极板方向的加速度为:a=
mg−F
m
=g−
qU
md
…②
所以粒子在飞越极板间电场过程中,在电场方向发生的最大侧移:
当粒子刚好从下极板的边缘通过时,满足:
y=
d
2
1
2
at2
…③
联立①②③得:U1
md(gL2−dv02)
gL2

当粒子刚好从上极板的边缘通过时,满足:y=−
d
2
1
2
at2
…④
联立①②④得:U2
md(gL2+d
v20
)
gL2

所以电压U的取值范围:
md(gL2−dv02)
gL2
<U<
md(gL2+d
v20
)
gL2

答:电压U的取值范围:
md(gL2−dv02)
gL2
<U<
md(gL2+d
v20
)
gL2
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