(12分) 如图甲所示,场强大小为E、方向竖直向上的匀强电场内存在着一半径为R的圆形区域,O点为该圆形区域

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-06-30
如图甲所示,场强大小为E、方向竖直向上的匀强电场内存在着一半径为R的圆形区域,O点为该圆形区域的圆心

(1)根据牛顿第二定律得:qE=ma… ①解得:a=qEm… ②(2)电荷在电场中做类平抛运动,设A点的速度为vA,则有:水平方向:R=vAt…③竖直方向:R=12at2…④联立①②③④式得:vA=qER2m…⑤(3)设圆周上任意一点P与OA成θ角,如甲图,电荷以初速度v0由A运动到P的时间为t0,则水平方向:Rsinθ=v0t0.竖直方向:R-Rcosθ=12at02…⑦A点的动能:EkA=12mv02…⑧对电荷由A运动到P的过程运用动能定理得:qE(R-Rcosθ)=Ekp-EkA… ⑨联立②⑥⑦⑧⑨式得:Ekp=14qER(5?3cosθ)…⑩由⑩可知,θ角增大,Ekp增大,如乙图,因此D点接收到的电荷的末动能最小,C点接收到的电荷的末动能最大.最小动能为:EkD=14qER(5?3cos53°)=45qER.最大动能为:Ekc=14qER(5?3cos127°)=1710qER.答:(1)电荷在电场中运动的加速度为qEm.(2)运动轨迹经过B点的电荷在A点时的速度大小为vA=qER2m.(3)该屏上接收到的电荷的末动能大小的范围为[45qER,1710qER].

(1)对正电荷q做类平抛运动Rsinθ=V0tR(1+cosθ)=12?Eqmt2解得 v0=EqR(1?cosθ)2m(2)对电荷从A到P点过程,运用动能定理得:EK-12mV02=EqR(1+cosθ)解得EK=14EqR(5+3cosθ)(3)由上问结果可知当θ=600时,即电荷打到D点其动能最大最大动能为:EKm=14EqR(5+3cos60°)=13EqR8答:(1)正电荷以EqR(1?cosθ)2m的速率发射,才能经过图中的P点(2)在问题(1)中,电荷经过P点的动能是14EqR(5+3cosθ)(3)该屏上接收到的正电荷的最大动能是13EqR8

(1) ;(2)