- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
如图所示,电子经电压U0的电场加速后,进入间距为d、电压为U的两块平行金属板A和B之间,若电子从两板正中间垂直电场方向射入,且正好能从B边缘穿出电场,(电子质量用m,电量用e表示)求
(1)金属板AB长度
(2)电子穿出电场时的动能.
正确答案
解:(1)设电子被加速后速度大小为v0,对于电子在加速电场中由动能定理得:
eUo=①
所以②
在偏转电场中,由电子做类平抛运动,设加速度为a,极板长度为L,由于电子恰好射出电场,所以有:
a=③
L=v0t ④
at2 ⑤
由②③④⑤解得:L=d
(2)对电子进入偏转电场运动的过程,应用动能定理得:
解得:
答:(1)金属板AB长度为d;
(2)电子穿出电场时的动能为.
解析
解:(1)设电子被加速后速度大小为v0,对于电子在加速电场中由动能定理得:
eUo=①
所以②
在偏转电场中,由电子做类平抛运动,设加速度为a,极板长度为L,由于电子恰好射出电场,所以有:
a=③
L=v0t ④
at2 ⑤
由②③④⑤解得:L=d
(2)对电子进入偏转电场运动的过程,应用动能定理得:
解得:
答:(1)金属板AB长度为d;
(2)电子穿出电场时的动能为.
如图所示,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,下列方法中正确的是( )
正确答案
解析
解:在加速电场中,由动能定理得:
eU1=…①
在偏转电场中,电子的加速度为:a=…②
则偏转距离为:y=…③
运动时间为:t=…⑤
联立上式得:y=(l是偏转极板的长度,d是板间距离)
要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍,则可以使使U1减小为原来的、使U2增大为原来的2倍、使偏转板的长度增大为原来
倍.故A正确.
故选A
氢的三种同位素氕、氘、氚的原子核分别为H、
H、
H.它们以相同的初速度垂直进入同一匀强电场并离开电场,离开电场时,末速度最大的是( )
正确答案
解析
解:带电粒子以速度v进入场强为E,宽度为L的电场,垂直电场方向做匀速直线运动,L=vt,所以t=
沿电场方向做匀加速直线运动,加速度a=
偏转位移y=at2=
×
×
=
•
根据动能定理:qEy=mvy2
vy2==
•
•
可见比荷小的垂直电场方向速度增量比较大,即末速度较大,故氕核末速度较大;
故选:A.
如图甲所示,电荷量为q=1×10-4C的带正电的小物块置于绝缘水平面上,所在空间存在方向沿水平向右的电场,电场强度E的大小与时间的关系如图乙所示,物块运动速度与时间t的关系如图丙所示,取重力加速度g=10m/s2.求
(1)前2秒内电场力做的功;
(2)物块的质量;
(3)物块与水平面间的动摩擦因数.
正确答案
解:(1)由图象可知,在前两秒内
a==1m/s2
S=at2=
=2m
W=qE1S=1×10-4×3×104×2J=6J
(2、3)后两秒物体做匀速运动
E2q=μmg
前两秒做匀加速运动
E2q-E1q=ma
代入数据解得:m=1kg,μ=0.2.
答:(1)前2秒内电场力做的功为6J;
(2)物块的质量为1kg;
(3)物块与水平面间的动摩擦因数为0.2.
解析
解:(1)由图象可知,在前两秒内
a==1m/s2
S=at2=
=2m
W=qE1S=1×10-4×3×104×2J=6J
(2、3)后两秒物体做匀速运动
E2q=μmg
前两秒做匀加速运动
E2q-E1q=ma
代入数据解得:m=1kg,μ=0.2.
答:(1)前2秒内电场力做的功为6J;
(2)物块的质量为1kg;
(3)物块与水平面间的动摩擦因数为0.2.
从t=0时刻起,在两块平行金属板间分别加上如图所示的交变电压,加其中哪种交变电压时,原来处于两板正中央的静止电子不可能在两板间做往复运动( )
正确答案
解析
解:电子在电场中的加速度大小:a=,a∝U.
A、在0~T时间内,A板的电势高于B板,电子受到向左的电场力,向左做加速度减小的加速运动,
T时刻速度最大;
由T~
T时间内,电子向左做加速度增加的减速运动,
T时刻速度减为零;
从T~
T时间内,电子反向做加速度减小的加速运动,
T时刻速度最大;
由T~T时间内,向右做加速度增大的减速运动,T时刻速度减为零,回到原位置,然后电子不断重复,能做往复运动.
同理可以分析得出:B、C中,电子也做往复运动,故ABC中电子做往复运动.
D、在0~T时间内,电子向左做加速运动;
T~T时间内,电子向左减速运动,T时刻速度减为零;接着重复,电子单向直线运动;
故选:D.
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