- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
示波器的示意图如图,金属丝发射出来的电子(初速度为零,不计重力)被加速后从金属板的小孔穿出,进入电压U为205V的偏转电场.电子在穿出偏转电场后沿直线前进,最后打在荧光屏上.设加速电压U=1640V,偏转极板长L=4cm,偏转板间距d=1cm,当电子加速后从两偏转板的中央沿板平行方向进入偏转电场.
(1)电子束在偏转电场中的侧移量多大?
(2)如果偏转板右端到荧光屏的距离S=20cm,则电子束的偏转距离为多少?
正确答案
解:(1)设进入偏转电场的速度为v0,由动能定理得:
①
电子在偏转电场中的运动时间为t=②
电子在偏转电场中的加速度为a=③
电子在偏转电场中的侧移量为:at2④
联立以上各式代入数据得,y1=0.005m⑤
(2)电子射出电场后做匀速直线运动,由相似三角形关系可得:⑥
联立⑤⑥代入数据得,y=0.055m
答:(1)电子束在偏转电场中的侧移量为0.005m
(2)电子束的偏转距离为0.055m.
解析
解:(1)设进入偏转电场的速度为v0,由动能定理得:
①
电子在偏转电场中的运动时间为t=②
电子在偏转电场中的加速度为a=③
电子在偏转电场中的侧移量为:at2④
联立以上各式代入数据得,y1=0.005m⑤
(2)电子射出电场后做匀速直线运动,由相似三角形关系可得:⑥
联立⑤⑥代入数据得,y=0.055m
答:(1)电子束在偏转电场中的侧移量为0.005m
(2)电子束的偏转距离为0.055m.
B.如图所示的长直导线中有稳恒电流I通过,处于导线的正上方有一个带正电质量极小的粒子以平行导线的初速度v0射出,能正确反映该粒子运动轨迹的是( )
正确答案
解析
解:由安培定则可知导体上侧磁场方向垂直纸面向外,然后跟左手定则可知运动正电子所受洛伦兹力向上,因此正电子将向左上方偏转,洛伦兹力不做功,故其速率不变,由于离通电导线越远的地方,磁场越弱,根据洛伦兹力提供向心力,可知,,随着磁场变小,则运动轨迹的半径变大,故B正确,ACD错误;
故选:B
如图所示的匀强电场E的区域内,由A、B、C、D、A′、B′、C′、D′作为顶点构成一正方体空间,电场方向与面ABCD垂直.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、电场力的方向与面ABCD垂直,所以面ABCD是等势面,A、D两点的电势差为0,又因A、A′两点沿电场线的方向有距离所以不为0,所以选项A错.
B、带正电的粒子从A点到D电场力不做功,而由D→D‘电场力做正功,所以选项B正确;
C、同理,带负电的粒子从A点沿路径A→D→D'移到D'点,电场力做负功,电势能增大,选项C错;
D、由电场力做功的特点(电场力做功与路径无关,只与初末位置的电势差有关)得选项D也正确.
故选BD.
(2015秋•河南校级期中)如图所示是从灯丝发出的电子经加速电场加速后,进入偏转电场,若加速电压为U1,偏转电压为U2,要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍,在保持其它物理量不变条件下,可供选用的方法有,使( )
正确答案
解析
解:设电子的质量和电量分别为m和e.
电子在加速电场中加速过程,根据动能定理得:
eU1=…①
电子进入偏转电场后做类平抛运动,加速度大小为:
a=…②
电子在水平方向做匀直线运动,则有:
t=…③
在竖直方向做匀加速运动,则有偏转量:
y=at2…④
联立上述四式得:y=
A、根据偏转量y=得知,要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍,使U1减小为原来的
.故A正确.
B、根据偏转量公式得知,要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍,使U2增大为原来的2倍.故B错误.
C、根据偏转量公式得知,要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍,使偏转板的长度L增大为原来的倍.故C错误.
D、要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍,使偏转板的距离减小为原来的.故D错误.
故选:A.
如图所示,三种均带正电荷的带电粒子(重力不计)从O点以相同的速度进入同一偏转电场,射出后均打在一个竖直放置的足够大的荧光屏上.若三种带电粒子的质量之比为1:2:4,电荷量之比为1:1:2,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、设偏转电场的电压为U,粒子进入偏转电场时的速度大小为v0,偏转电场极板长为l,板间距离为d.
则带电粒子在偏转电场中运动的时间为t=,所以带电粒子通过偏转电场的时间是相同的,故A错误;
B、由于粒子进入电场时的初速度大小相同,所以粒子离开偏转电场时的速度取决于粒子在偏转电场中竖直方向上获得的速度vy,又因为vy=at=t∝
,因为三种粒子的比荷之比为2:1:1,故B错误;
C、粒子在偏转电场中偏转的距离y=at2=
•
•t2∝
,所以粒子不会打在荧光屏上的同一点,故C错误;
D、偏转电场对三种粒子做的功为W=q••y,因为y∝
,所以W∝
,所以偏转电场对三种粒子做功之比为2:1:2,故D正确.
故选:D
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