如图所示,有一重力不计的带电粒子以动能E0从平行板电容器的一端水平射入,正好以E1=2E0的动能从电容器的另一端射出.如果该粒子水平入射的动能变为4E0,则射出该电容器时的动能E2为(
问题描述:
如图所示,有一重力不计的带电粒子以动能E0从平行板电容器的一端水平射入,正好以E1=2E0的动能从电容器的另一端射出.如果该粒子水平入射的动能变为4E0,则射出该电容器时的动能E2为( )
A. 5E0
B. 4.5E0
C. 4.25E0
D. 5.5E0
答
设电场左右宽度为L,粒子第一个过程中初速度为v,E0=
mv2…①1 2
第一个过程中沿电场线方向的位移为:h=
a(1 2
)2 …②L v
第一个过程由动能定理:qEh=2E0-E0=E0 …③
第二个过程中沿电场线方向的位移为:H=
a(1 2
)2… ④L 2v
由②④得:H=
h…⑤1 4
又由动能定理得:qEH=Ek末-4E0 …⑥
则得:Ek末=qEH+4E0=qE•
h+4E0=1 4
E0+4E0=4.25Ek1 4
故选:C