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题型:简答题
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简答题

(20分)如图所示,M、N为水平放置的平行金属板,板长和板间距均为2d。在金属板左侧板间中点处有电子源S,能水平发射初速为v0的电子,电子的质量为m,电荷量为e。金属板右侧有两个磁感应强度大小始终相等,方向分别垂直于纸面向外和向里的匀强磁场区域,两磁场的宽 度均为d。磁场边界与水平金属板垂直,左边界紧靠金属板右侧,距磁场右边界d处有一个荧光屏。过电子源S作荧光屏的垂线,垂足为O。以O为原点,竖直向下为正方向,建立y轴。现在M、N两板间加上图示电压,使电子沿SO方向射入板间后,恰好能够从金属板右侧边缘射出.进入磁场。(不考虑电子重力和阻力)

(1)电子进人磁场时的速度v;

(2)改变磁感应强度B的大小,使电子能打到荧光屏上,求:

①磁场的磁感应强度口大小的范围;

②电子打到荧光屏上位置坐标的范围。

正确答案

(1),方向与水平夹角 (2)① 

试题分析:(1)电子在MN间只受电场力作用,从金属板的右侧下边沿射出,有

              …①(1分)

               …②(1分)

                …③(1分)

           …④(1分)

由①~④解得        (1分)

速度偏向角 …⑤(1分)        

                …⑥(1分)

(2)电子恰能(或恰不能)打在荧光屏上,有磁感应强度的临界值,此时电子在磁场中作圆周运动的半径为 R

                …⑦(2分)

又有                 …⑧(2分)

由⑦⑧解得:    …⑨(1分)

磁感应强度越大,电子越不能穿出磁场,所以取磁感应强度时电子能打在荧光屏上(得不扣分)。  (1分)

如图所示,电子在磁感应强度为时,打在荧光屏的最高处,由对称性可知,电子在磁场右侧的出射时速度方向与进入磁场的方向相同,即。           …⑩(1分)

出射点位置到SO连线的垂直距离                …(11)(1分)

电子移开磁场后做匀速直线运动,则电子打在荧光屏的位置坐标 

…………(12)(1分)

由(11)(12)解得                                         (1分)

当磁场的磁感应强度为零时,电子离开电场后做直线运动,打在荧光屏的最低点,其坐标为                             ………………(13)(1分)

电子穿出磁场后打在荧光民屏上的位置坐标范围为:       (2分)

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简答题

一质量m=5kg(忽略重力)的微粒带正电、电量q=1C。从距上极板5cm处以2m/s的水平初速度,进入长为20cm板间距也为20cm的两极板间,如果两极板不带电,微粒将运动到距极板最右端10cm的竖直荧光屏上的O点。现将两极板间加200V的电压,带电微粒打到荧光屏上的A点。

(1)带电微粒从进入电场到荧光屏上的A点所经历的时间为多少?

(2)OA两点的间距为多少?

(3)带电微粒进入电场到打到荧光屏上的A点过程中电场力对其做功多少?

正确答案

,,

(1)设板长为极板后最右端到荧光屏上的距离为

(2)设微粒在两极板间的偏转位移为y

利用速度的反向延长线交于水平位移的中点。再根据三角形相似,

可以求得OA长为0.2m

(3)

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简答题

(13分)如图所示,在竖直平面内有一平面直角坐标系xoy,第一、四象限内存在大小相等方向相反且平行于y轴的匀强电场。在第四象限内某点固定一个点电荷Q(假设该点电荷对第一象限内的电场无影响)。现有一质量为m=9×10-4kg,带电量为 q=3×10-12C的带电微粒从y轴上A 点(y=0.9cm)以初速度v0=0.8m/s垂直y轴射入第一象限经x轴上的B点进入第四象限做匀速圆周运动且轨迹与y轴相切(图中A、B及点电荷Q的位置均未标出)。不考虑以后的运动。(重力加速度g=10m/s2,静电力常量k=9.0×109Nm/C2sin37°=0.6,cos37°=0.8)

试求:(1)点电荷通过B的速度(要求画出带点微粒运动轨迹)

(2)点电荷Q的电荷量

正确答案

(1)1m/s,  (2)

试题分析:(1) 由于粒子在第四象限做匀速圆周运动,因此重力和电场力平衡,

即    mg="qE" -----(1分)

所以粒子在第一象限做类平抛运动,其加速度大小为

     ----(1分)

微粒在第一象限运动时间为

    -------(1分)    

通过B点沿y轴负方向 的速度为

         ------(1分)

微粒通过B点速度为

  ----(1分)

方向与x轴正向夹角为

      ------(1分)

(2)微粒在0.03秒内沿x方向的位移为

      ------(1分)

设微粒做圆周运动的半径为r,由图可知

r+rsinθ=x

r=0.015m          ------(3分)

微粒在第四象限做圆周运动的向心力为库仑力,根据牛顿第二定律

          -------(3分)

点评:难题。解题关键:(1)弄清电场的分布情况,(2)了解带电粒子的受力情况,(3)画出运动轨迹,(4)找出几何关系。

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简答题

(10分)如图所示,水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d=0.10m,a、b间的电场强度为E=5.0×105N/C,b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B=6.0T、方向垂直纸面向里的匀强磁场.今有一质量为m=4.8×10-25kg、电荷量为q=1.6×10-18C的带正电的粒子(不计重力),从贴近a板的左端以v0 =1.0×106m/s的初速度水平射入匀强电场,刚好从狭缝P处穿过b板而垂直进入匀强磁场,最后粒子回到b板的Q处(图中未画出).求:

(1)粒子从狭缝P处穿过b板进入匀强磁场的速度大小和方向θ.

(2)P、Q之间的距离L.

正确答案

(1)  θ=300(2)L=5.8cm

(10分)

(1)      粒子从a板左端运动到P处,由动能定理得

--------------------(2分)

代入有关数据,解得---------------(1分)

,代入数据得θ=300 --------------------- (2分)

(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,圆心为O,半径为r,如图,由几何关系得

--------------------- (1分),又-------------------(1分)

联立求得--------------(1分)      代入数据解得L=5.8cm--------------(2分)

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简答题

两个板长均为L的平板电极,平行正对放置,相距为d,极板之间的电势差为U,板间电场可以认为是均匀的。一个α粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间,到达负极板时恰好落在极板边缘。已知质子电荷为e,质子和中子的质量均视为m,忽略重力和空气阻力的影响,求:

(1)极板间的电场强度E;

(2)α粒子的初速度v0

正确答案

解:(1)板间场强E=

(2)α粒子(2e,4m)受电场力F=2eE=

α粒子加速度a==

∵ 类平抛

∴ v0=

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简答题

在金属板A、B间加上如图乙所示的大小不变、方向周期性变化的交变电压Uo,其周期是T。现有电子以平行于金属板的速度vo从两板中央射入。已知电子的质量为m,电荷量为e,不计电子的重力,求:

(1)若电子从t=0时刻射入,在半个周期内恰好能从A板的边缘飞出,则电子飞出时速度的大小。

(2)若电子从t=0时刻射入,恰能平行于金属板飞出,则金属板至少多长?

(3)若电子恰能从两板中央平行于板飞出,电子应从哪一时刻射入,两板间距至少多大?

正确答案

解:(1) ,  ,

(2)

(3)射入时刻

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简答题

如图所示,两板间电势差为U,相距为d,板长为L.一正离子q以平行于极板的速度v0射入电场中,在电场中受到电场力而发生偏转,则电荷的偏转距离y和偏转角θ为多少?

正确答案

解:电荷在竖直方向做匀加速直线运动,受到的力F=Eq=Uq/d

由牛顿第二定律,加速度a = F/m = Uq/md

水平方向做匀速运动,由L= v0t得t = L/ v0

由运动学公式可得:

带电离子在离开电场时,竖直方向的分速度:v

离子离开偏转电场时的偏转角度θ可由下式确定:

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简答题

如图所示,平行板电容器MN竖直放置,极板长为L,两板间的距离也等于L。由离子源产生的带正电粒子的比荷q/m=1.0×1010C/Kg,以v0=1.0×106m/s的速度从板间的某处竖直向上进入平行板,在两板之间加一个适当的偏转电压U,可使粒子恰好从N板的边缘处飞出,且粒子的速度大小变为v=2.0×106m/s,不计粒子的重力,求:[ ]

小题1:偏转电压U多大?[ ]

小题2:以N板的边缘为原点,建立图示的坐标系xoy,在y轴右侧有一个圆心位于x轴、半径r=0.01m的圆形磁场区域,磁感应强度B=0.01T,方向垂直纸面向外,有一垂直于x轴的面积足够大的竖直荧光屏PQ置于某处。若圆形磁场可沿x轴移动,圆心O’在x轴上的移动范围为[0.01m,+∞],发现粒子打在荧光屏上方最远点的位置为y=2cm,求粒子打在荧光屏下方最远点的位置坐标。

正确答案

小题1:U=  V

小题2: PQ距原点x="6cm" (1分)

磁场圆直径为轨迹圆的弦时有向下的最大位置,即带电粒子在y=0处离开磁场

 (4分)

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简答题

如图所示,电荷量为-e、质量为m的电子从A点沿与电场垂直的方向进入匀强电场,初速度为v0,当它通过电场B点时,速度与场强方向成150°角,不计电子的重力,求A、B两点间的电势差。

正确答案

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简答题

平行板电容大路两极板之间距离为在中央有一块带电网,网与正极板B之间的电势差为网与负极板A之间电势差的2倍,从板A与水平成角飞出一个带正电粒子,最高到达B板处,求粒子起飞到返回A上点之间的距离。(重力作用不计)

正确答案

设粒子在板A与网之间运动的加速度为,运动时间为,在网与板B之间的加速度为,运动时间为

且加速度

带电粒子从轨道最高点向下运动时有:

而由动能定理得

由于到最高点时原点的竖直分速度为0,故

所以

于是得水平距离

百度题库 > 高考 > 物理 > 带电粒子在电场中的运动

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