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

设电场左右宽度为L,粒子第一个过程中初速度为v,E0=

1
2
mv2…①
第一个过程中沿电场线方向的位移为:h=
1
2
a(
L
v
2 …②
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=
1
2
a(
L
2v
2… ④
由②④得:H=
1
4
h…⑤
又由动能定理得:qEH=Ek末-4E0 …⑥
则得:Ek末=qEH+4E0=qE•
1
4
h
+4E0=
1
4
E0+4E0=4.25Ek
故选:C