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题型:简答题
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简答题

、空间有一匀强电场,电场方向与纸面平行.一带电量为-q的小球(重力不计),在恒定拉力F的作用下沿虚线以速度v0由M匀速运动到N,如图所示.已知力F和MN间夹角为θ,MN间距离为L,则:

(1)匀强电场的电场强度大小为多少?并画出过M点的等势线.

(2)MN两点的电势差为多少?

(3)当带电小球到达N点时,撤去外力F,小球能否回到过M点的等势面?若能,回到则此过程小球的动能变化量为多少?

MNFθ

正确答案

(1)根据平衡条件得,小球受到的电场力大小F=F,方向与F方向相反.则电场强度大小为E==.根据等势线与电场线垂直,画出等势线 如图实线如图所示.

(2)在匀强电场中,MN两点的电势差为U=Ed=Lcosθ

(3)小球到达N点后,水平向右,电场力方向斜向右下方,小球做类斜上抛运动,能回到过M点的等势面.

根据能量守恒定律得,小球的动能变化量得,Ek=FLcosθ.

答:

(1)匀强电场的电场强度大小为.过M点的等势线如图实线.

(2)MN两点的电势差为Lcosθ.

(3)当带电小球到达N点时,撤去外力F,小球能回到过M点的等势面,此过程小球的动能变化量为FLcosθ.

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简答题

如图所示,在铅板A上有一个发射源C,可向各个方向射出速率v0=2.8×106m/s的电子,B为金属网,A、B连接在电路上,电源电动势E=20V,内阻不计,滑动变阻器范围为0~20Ω,A、B间距d=10cm,M为荧光屏(足够大),它紧挨着金属网外侧,已知电子的比荷=1.75×1011C/kg,现将图中滑动变阻器滑片置于Rap=5.6Ω,闭合开关后,求:

(1)A、B间场强大小;

(2)不同方向射出的电子到达荧光屏的时间不同,则电子到达荧光屏的最长时间和电子到达荧光屏范围的最大宽度是多少;

(3)调节R使粒子打在荧光屏上面积范围缩小为原来一半,此时调节Rap多大?

正确答案

(1)设滑动变阻器最大阻值为R0

有U=E

A、B间场强E′==E=56V/m

(2)平行板射出的电子,当初速度平行极板射出时,运动时间最长,此时电子在电场力作用下做类平抛运动,平行极板方向做匀速直线运动,垂直极板方向做匀加速直线运动,则有:

d=atm2=

E′e

m

tm2

解得:tm=×10-6s≈1.43×10-7s

平行极板方向做匀速直线运动,

所以荧光屏范围的最大宽度:dm=2v0tm=0.8m

(3)荧光屏范围面积为:

S=πr2=π(v0tm)2=

所以S正比于

因为S′=S,有R′ap=2Rap=11.2Ω

答:(1)A、B间场强大小为56V/m;

(2)不同方向射出的电子到达荧光屏的时间不同,则电子到达荧光屏的最长时间和电子到达荧光屏范围的最大宽度是0.8m;

(3)调节R使粒子打在荧光屏上面积范围缩小为原来一半,此时调节Rap为11.2Ω;

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如图所示,质量为m=3×10-6克的油滴带有负电荷q=8.5×10-11库,从离C缺口正上方的20厘米的D处静止自由落下.若要使油滴不落在B板上,A,B板间至少应加多大电压?哪个板的电势高?

正确答案

要使油滴不落在B板上,油滴进入电场后受到的电场力必须向上,而油滴带负电,则A板电势高.设A,B板间电压至少为U时,油滴恰好不落在B板上,油滴到达B板处的速度恰好为零,对全过程运用由动能定理得:

mg(h1+h2)-qU=0

得:U=

代入解得:U=123.5V

答:要使油滴不落在B板上,A,B板间至少应加123.5V电压,A板的电势高.

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简答题

如下图所示,质量为m,电量为e的电子,从A点以速度v0垂直场强方向射入匀强电场中,从B点射出电场时的速度方向与电场线成120度角,则A、B两点间的电势差是多少?

正确答案

从A到B过程,由动能定理得:

eU=mv2-mv02

又因为:cos30°==

所以:U=mv02

答:A、B两点间的电势差是mv02

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如图所示,在范围很大的水平向右的匀强电场中,一个带电量为-q的油滴,从A点以速度υ竖直向上射入电场.已知油滴质量为m,重力加速度为g,若要油滴运动到轨迹的最高点时,它的速度大小恰好为υ.则:

(1)所加电场的电场强度E应为多大?

(2)油滴从A点到最高点的过程中电势能改变了多少?

正确答案

(1)由力的独立作用原理和动量定理,得

-mgt=0-mv--------------①

qEt=mv--------------②

解得:E=--------------③

(2)设电场力方向油滴的位移为s

则s=at2--------------④

又qE=ma--------------⑤

联立①③④⑤得

s=--------------⑥

所以电场力做功为W=qES=mv2

所以油滴的电势能减小,其改变为mv2

答:(1)所加电场的电场强度E=

(2)油滴从A点到最高点的过程中电势能改变为mv2

百度题库 > 高考 > 物理 > 带电粒子在电场中运动的综合应用

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