带电粒子在电场中的加速
共3430题

带电粒子在电场中的加速
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热门试卷

题型：简答题

简答题

一个质量为m、带有电荷-q的小物体距O点为x0，可在水平轨道Ox上运动，O端有一与轨道垂直的固定墙．轨道处于匀强电场中，场强大小为E，方向沿Ox正方向，如图所示，小物体以初速度v0沿Ox轴正方向运动，运动时受到大小不变的摩擦力f的作用，且f＜qE，设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电荷量保持不变，求它停止运动前所通过的路程？

正确答案

解：由于f＜qE，物体最终停止在固定墙处，

设小物块从开始运动到停止在O处的往复运动过程中位移为x0，往返路程为s，

根据动能定理有：-fs+qEx0=0-mv02，

解得：s=；

答：它在停止运动前所通过的总路程为．

解析

解：由于f＜qE，物体最终停止在固定墙处，

设小物块从开始运动到停止在O处的往复运动过程中位移为x0，往返路程为s，

根据动能定理有：-fs+qEx0=0-mv02，

解得：s=；

答：它在停止运动前所通过的总路程为．

题型：简答题

简答题

一电子通过电压为4500V的加速电场加速后获得速度，沿垂直电场线方向进入场强为1.5×105V/m的匀强电场中．电子从进入电场的一点c点到达电场中另一点d点时，电子的速度方向刚好与场强方向成120°的夹角，如图所示．则：

（1）c、d两点沿场强方向的距离为多少？

（2）c、d两点的电势差为多少？

正确答案

解：（1）假设电子质量，带电量，加速电场电压U=4500V，进入偏转电场c时速度0，

电子在加速电场中，由动能定理得：eU=mv02-0，

电子在偏转电场中做类平抛运动，

在竖直方向，速度：vy=v0tan30°，位移：ycd=，

由牛顿第二定律得：eE=ma，解得：ycd=0.01m；

（2）dc间的电压：Udc=Eycd=1.5×105×0.01m=1.5×103V，

沿电场线方向电势降低，则Ucd=-1.5×103V；

答：（1）c、d两点沿场强方向的距离为0.01m；

（2）c、d两点的电势差为1.5×103V．

解析

解：（1）假设电子质量，带电量，加速电场电压U=4500V，进入偏转电场c时速度0，

电子在加速电场中，由动能定理得：eU=mv02-0，

电子在偏转电场中做类平抛运动，

在竖直方向，速度：vy=v0tan30°，位移：ycd=，

由牛顿第二定律得：eE=ma，解得：ycd=0.01m；

（2）dc间的电压：Udc=Eycd=1.5×105×0.01m=1.5×103V，

沿电场线方向电势降低，则Ucd=-1.5×103V；

答：（1）c、d两点沿场强方向的距离为0.01m；

（2）c、d两点的电势差为1.5×103V．

题型：简答题

简答题

如图所示为两组平行板金属板，一组竖直放置，一组水平放置，今有一质量为m的电子静止在竖直放置的平行金属板的A点，经电压U0加速后通过B点进入两板间距为d、电压为U的水平放置的平行金属板间，若电子从两块水平平行板的正中间射入，且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板穿出，A、B分别为两块竖直板的中点，求：

（1）电子通过B点时的速度大小；

（2）右侧平行金属板的长度；

（3）电子穿出右侧平行金属板时的动能．

正确答案

解：（1）在加速过程根据动能定理得：

eU0=

解得到质子射出加速电场的速度v0=

（2）粒子在竖直方向：y=，a=

在水平方向：x=L=v0t

联立上式得到

代入数据得L=

（3）从刚开始到射出电场的过程中运用动能定理得：

=e（U0+）

答：（1）电子通过B点时的速度大小为；

（2）右侧平行金属板的长度为；

（3）电子穿出右侧平行金属板时的动能为e（U0+）；

解析

解：（1）在加速过程根据动能定理得：

eU0=

解得到质子射出加速电场的速度v0=

（2）粒子在竖直方向：y=，a=

在水平方向：x=L=v0t

联立上式得到

代入数据得L=

（3）从刚开始到射出电场的过程中运用动能定理得：

=e（U0+）

答：（1）电子通过B点时的速度大小为；

（2）右侧平行金属板的长度为；

（3）电子穿出右侧平行金属板时的动能为e（U0+）；

题型：单选题

单选题

如图所示，水平放置的平行金属板A、B连接一电压恒定的电源，两个电荷M和N同时分别从极板A的左边缘和两极板的正中间沿水平方向同时进入板间电场（运动轨迹在同一平面内），两个电荷恰好在板间某点相遇．若不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用，则下列说法中正确的是（　　）

A电荷M的比荷大于电荷N的比荷

B两个电荷在电场中运动的加速度可能相等

C从两个电荷进入电场到两个电荷相遇，电场力对电荷M做的功，一定大于电场力对电荷N做的功

D电荷M进入电场的初速度大小与电荷N进入电场的初速度大小一定相同

正确答案

解析

解：A、B、从轨迹可以看出：yM＞yN，故

t2＞t2

解得

＞

故A正确、B错误；

C、电场力的功为：W=qEy，q的大小不知道，故C错误；

D、从轨迹可以看出：xM＞xN，故vMt＞vNt，故vM＞vN，故D错误；

故选A．

题型：简答题

简答题

水平放置的两块平行金属板板长L=5.0cm，两板间距d=1.0cm，两板间电压为91V，且下板为正极板，一个电子，带电量e=-1.6×10-19 C，质量m=9.1×10-31 kg，沿水平方向以速度v0=2.0×107 m/s，从两板中间射入，并从电场的右端射出，如图所示，求：

（1）电子偏离金属板的侧位移是多少？

（2）电子飞出电场时的速度大小是多少？（保留两位有效数字）

正确答案

解：（1）电子在电场中做类平抛运动，

在水平方向：L=v0t，

在竖直方向：y=at2=t2=••t2=，

解得：y=0.005m=0.5cm；

（2）由动能定理得：eEy=mv2-mv02，E=，

解得：v≈2.0×107m/s；

答：（1）电子偏离金属板的侧位移是0.005m；

（2）电子飞出电场时的速度大小是2.0×107m/s．

解析

解：（1）电子在电场中做类平抛运动，

在水平方向：L=v0t，

在竖直方向：y=at2=t2=••t2=，

解得：y=0.005m=0.5cm；

（2）由动能定理得：eEy=mv2-mv02，E=，

解得：v≈2.0×107m/s；

答：（1）电子偏离金属板的侧位移是0.005m；

（2）电子飞出电场时的速度大小是2.0×107m/s．

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