答
(1)粒子的初动能为,EK=m
粒子在ab方向上作匀速运动,L=v0t
粒子在ad方向上做初速度为0的匀加速运动,L=at2
根据牛顿第二定律,a=
所以E=
根据动能定理,有:qEL=Ekt-EK
所以Ekt=qEL+EK=5EK.
(2)、(3)根据牛顿第二定律,有
qE=ma ①
沿初速度方向做匀速运动,有
x=v0t ②
沿电场方向的分位移为
y=at2 ③
根据动能定理,有
qEy=EK′-Ek ④
当带电粒子从bc边飞出时,x=L,y<L,由①②③④式联立解得:E=,
当带电粒子从cd边飞出时,y=L,x<L,由①②③④式联立解得:E=.
答:(1)电场强度的大小为,粒子离开电场时的动能为5EK.
(2)当带电粒子从bc边飞出时,电场强度大小为.
(3)当带电粒子从cd边飞出时,电场强度大小为.
答案解析:(1)将运动沿着水平和竖直方向正交分解,运用牛顿运动定律、运动学公式和动能定理列式求解;
(2)、(3)粒子在ab方向上作匀速运动;粒子在ad方向上做初速度为0的匀加速运动;运用牛顿运动定律、运动学公式和动能定理列式求解;
考试点:带电粒子在匀强电场中的运动;匀强电场中电势差和电场强度的关系.
知识点:本题关键将带电粒子的运动沿初速度方向和电场方向进行正交分解,然后根据牛顿第二定律和运动学公式列式求解.