- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
初速度为零的正离子经加速电场后进入偏转电场,进入时速度与偏转电场方向垂直.若加速电压为U1,偏转电压为U2,要使离子在偏转电场中沿电场方向偏移量y变为2y,可采用以下哪些办法(设各种情况均能射出电场)( )
正确答案
解析
解:根据动能定理得:qU1=mv2-0,
在偏转电场中做类平抛运动,
水平方向有:L=vt,
竖直方向有:y=at2=
t2,
解得:y=;
A、只使U1变为原来的一半,则偏转位移变为原来的2倍.故A正确;
B、只使U2变为原来的一半,则偏转位移变为原来的一半.故B错误;
C、只使偏转极板间距减为原来的两倍,则偏转位移变为原来的一半.故C错误;
D、只使偏转极板长度变为原来的两倍,则偏转位移变为原来的4倍.故D错误.
故选:A.
如图所示,AB为一对平行板,板间存在匀强电场,板长L=16cm,两板间距离d=16cm,两板间电势差UAB=+1200V.带电粒子的电荷量为q=+1.0×10-10C、质量m=1.0×10-20kg,该粒子沿电场中心线CD以初速度υ0=4×106m/s垂直电场线射入电场.AB板右侧MN、PQ区域存在水平向右的匀强电场,MN与PQ间的电势差为1200V(粒子的重力不计)
(1)求粒子从AB间匀强电场射出时速度的方向及大小.
(2)求粒子射出PQ时的动能.
正确答案
解:(1)粒子在平行板AB间运动时做类平抛运动,则有
水平方向:L=v0t,
竖直方向:vy=at,a=
解得 vy=
则粒子从AB间匀强电场射出时速度大小为 v==
代入解得,v=5×106m/s
设速度方向与水平方向夹角为α,则tanα==
代入解得,tanα=,得α=37°.
(2)粒子MN与PQ间的电场中运动时,根据动能定理得
qUAB=Ek-
解得,Ek=1.25×10-8J.
答:(1)粒子从AB间匀强电场射出时速度大小为5×106m/s,方向与水平成37°;
(2)粒子射出PQ时的动能是1.25×10-8J.
解析
解:(1)粒子在平行板AB间运动时做类平抛运动,则有
水平方向:L=v0t,
竖直方向:vy=at,a=
解得 vy=
则粒子从AB间匀强电场射出时速度大小为 v==
代入解得,v=5×106m/s
设速度方向与水平方向夹角为α,则tanα==
代入解得,tanα=,得α=37°.
(2)粒子MN与PQ间的电场中运动时,根据动能定理得
qUAB=Ek-
解得,Ek=1.25×10-8J.
答:(1)粒子从AB间匀强电场射出时速度大小为5×106m/s,方向与水平成37°;
(2)粒子射出PQ时的动能是1.25×10-8J.
如图所示,有三个质量相等,分别带正电、带负电和不带电的小球,从平行板电场的中点以相同的初速度垂直于电场方向进入电场,它们分别落在A、B、C三点,下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:小球在水平方向上做匀速直线运动,根据x=v0t知,tA>tB>tC,故B错误.
根据y=,偏转位移相等,则aA<aB<aC,可知C的电场力方向向下,A的电场力方向向上,所以A带正电,C带负电,B不带点,故A正确,D错误.
根据动能定理知,C的合力最大,则C球合力做功最多,A球合力做功最小,可知C球动能增加量最大,A球动能增加量最小,初动能相等,所以三个小球到达极板时的动能关系为EkA<EkB<EkC.故C正确.
本题选错误的,故选:BD.
如图所示,竖直放置的两个平行带电金属板M、N间存在恒定的匀强电场.在电场中等高处有A、B两个重力相同的带电小球,小球A从紧靠左极板处由静止开始释放,小球B从两板正中央由静止开始释放,两小球最终都能打到右极板上的同一位置P,则A、B小球所带电量之比为( )
正确答案
解析
解:两小球在竖直方向都做自由落体运动,由题分析可知,小球下落高度相同,由h=,得t=
,则知它们运动的时间相同.
小球在水平方向都做初速度为零的匀加速直线运动,水平位移xA=2xB,由x==
,则A、B的电荷量之比qA:qB=xA:xB=2:1.
故选:B.
如图所示,两平行金属板竖直放置,左极板接地,中间有小孔.右极板电势随时间变化的规律如图所示.电子原来静止在左极板小孔处.(不计重力作用)下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、从t=0时刻释放电子,根据静止电子所受电场力方向及作用时间,画出电子的V-t图象图1.由图1知,电子在向右电场力的作用下,电子向右做匀加速,再向右做匀减速,运动的方向始终向右,故电子始终向右运动,直到打在右极板上,故A正确.
B、由图2知,从t=时刻释放电子,根据静止电子所受电场力方向及作用时间,画出电子的V-t图象图2.由图2知,电子在电场力的作用下,向右运动的位移与向左运动的位移始终相等,故电子一定做往复运动向左即在极板间振动,故B错误.
C、由图3知,从t=时刻释放电子,根据静止电子所受电场力方向及作用时间,画出电子的V-t图象图3.由图3知,电子在电场力的作用下,在一个周期内向右运动的位移x1大于向左运动的位移x2,电子先向右运动位移x1,然后向左运动位移x2,但一个周期内的位移为x1-x2,方向向右,所以电子在一周期内虽右左往返运动但总位移向右且为x1-x2,故电子一定能打在右极板上,故C错误.
D、由图4知,从t=时刻释放电子,根据静止电子所受电场力方向及作用时间,画出电子的V-t图象图4.由图4知,电子在电场力的作用下,先向右运动位移为x,然后向左运动位移为X,以一定的速度离开电场,离开左极板,故D错误.
故选:A.
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