21.(1)带电粒子垂直进入匀强电场后,只受电场力,做类平抛运动,在MN、PS间的无电场区域做匀速直线运动,界面PS右边做圆周运动,最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc上,图象如图所示:
粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离:y?代入数据,可解得:y?0.03m?3cm
带电粒子到达a处时,带电粒子的水平速度:vx?v0?2?106m/s, 竖直速度vy?at?12qUL2at?() 22mdv0qUt?1.5?106m/s md22vx?vy?2.5?106m/s
所以合速度大小为v?(2)粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离(侧向位移):y?12at 2a?FeU?12qUL2?,l?v0t,y?at?()?0.03m?3cm mmd22mdv0带电粒子在离开电场后将做匀速直线运动,其轨迹与PS线交于a,设a到中心线的距离为Y.
又由相似三角形得
Ll?L2?y,Y?4y?12cm Y(3)带电粒子到达a处时,带电粒子的水平速度:vx?v0?2?106m/s 竖直速度:所以vy?at?1.5?10m/s,v合?2.5?106m/s
该带电粒子在穿过界面PS后将绕点电荷Q作匀速圆周运动.所以Q带负电.根据几何关
6Qqv2?8系:半径r?15cm,k2?m,解得:Q?1.04?10C
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