Question

【題目】歸納式探究——研究帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)：

給兩塊等大、正對(duì)、靠近的平行金屬板加上電壓，兩板之間就有了電場(chǎng)。帶電粒子在電 場(chǎng)中受到力的作用，速度的大小和方向都可能發(fā)生變化。

(1)甲圖中兩板間電壓為U，若一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為q的負(fù)粒子，在力的作用下由靜止開始從負(fù)極板向正極板運(yùn)動(dòng)，忽略重力的影響，到達(dá)正極板時(shí)的速度v與質(zhì)量m、電荷量q和電壓U的關(guān)系數(shù)據(jù)如表一。則帶電粒子到達(dá)正極板時(shí)速度的平方v2=k1 。

(2)在其他條件一定時(shí)，若第二次實(shí)驗(yàn)中的帶電粒子以不同的速度沿著乙圖中的兩板中線方向入射到電場(chǎng)中，帶電粒子就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，離開電場(chǎng)時(shí)偏移距離y與入射初速度v的關(guān)系數(shù)據(jù)如表二。則偏移距離y＝k2 。將數(shù)據(jù)的表格形式變成公式形式，運(yùn)用了 法。

(3)將甲、乙兩裝置組合，如圖丙所示。甲裝置兩板間電壓為2V，質(zhì)量為4×10-30kg， 帶1.6×10-19C電荷量的負(fù)粒子，自甲裝置負(fù)極板由靜止開始運(yùn)動(dòng)，則其最終離開乙裝置時(shí) 偏移距離y＝ m。

Answer 1

【答案】（1）；（2）；等價(jià)變換法；（3）2×10-48 m．

【解析】

試題分析：（1）由表1中數(shù)據(jù)可知，到達(dá)正極板時(shí)的速度v與質(zhì)量m、電荷量q和電壓U有關(guān)系，根據(jù)控制變量法：

由1、2知，在電荷量和電壓相同的情況下，速度的平方成質(zhì)量大小成反比；

由1、4知，在質(zhì)量和電荷量相同的情況下，速度的平方成電壓大小成正比；

由2、3知，在質(zhì)量和電壓相同的情況下，速度的平方成電荷量大小成正比；

故帶電離子到達(dá)正極板時(shí)速度的平方；

（2）由表2中數(shù)據(jù)可知，速度的平方是原來的幾倍，偏轉(zhuǎn)的距離是原來的幾分之一，即偏轉(zhuǎn)的距離與速度的平方成反比，，將數(shù)據(jù)的表格形式變成公式形式，運(yùn)用了等價(jià)變換法．

（3）帶電離子到達(dá)正極板時(shí)速度的平方-----①；上述兩上個(gè)公式中若各量采用國際單位，則比例系數(shù)為1，

即偏轉(zhuǎn)的距離與速度的平方成反比， -----②

由①式得：自甲裝置負(fù)極板由靜止開始運(yùn)動(dòng)，到達(dá)正極時(shí)的速度為-----③；

由②式知，其最終離開乙裝置時(shí)偏移距離-----②，將②代入③得：

其最終離開乙裝置時(shí)偏移距離．

故答案為：（1）；（2）；等價(jià)變換法；（3）2×10-48 m．