二、带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系
当讨论带电粒子的末速度v时也可以从能量的角度进行求解:qUy=mv2-mv,其中Uy=y指初、末位置间的电势差。
例题1 如图所示,一价氢离子(H)和二价氦离子(He)的混合体,经同一加速电场加速后,垂直射入同一偏转电场中,偏转后,打在同一荧光屏上,则它们( )
A. 同时到达屏上同一点
B. 先后到达屏上同一点
C. 同时到达屏上不同点
D. 先后到达屏上不同点
思路分析:一价氢离子(H)和二价氦离子(He)的比荷不同,经过加速电场的末速度不同,因此在加速电场及偏转电场的时间均不同,但在偏转电场中偏转距离相同,所以会先后打在屏上同一点,选B.
答案:B
例题2 绝缘光滑水平面内有一圆形有界匀强电场,其俯视图如图所示,图中xOy所在平面与光滑水平面重合,电场方向与x轴正向平行,电场的半径为R=m,圆心O与坐标系的原点重合,场强E=2 N/C.一带电荷量为q=-1×10-5 C、质量m=1×10-5 kg的粒子,由坐标原点O处以速度v0=1 m/s沿y轴正方向射入电场(重力不计),求:
(1)粒子在电场中运动的时间;
(2)粒子出射点的位置坐标;
(3)粒子射出时具有的动能。
思路分析:(1)粒子沿x轴负方向做匀加速运动,加速度为a,则有:
Eq=ma,x=at2
沿y轴正方向做匀速运动,有
y=v0t