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题型:简答题
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简答题

如图所示,一个质量m=10-6kg,电量q=+2.0c的微粒,由静止开始出发,加速电压U=105V,带电微粒垂直进入偏转电场中,板长l=20cm,两板间距离d=4cm,两板间偏转电压U=4×103V(不计重力),试求:

(1)带电粒子离开偏转电场时侧移是多少?

(2)全过程中电场力对带电粒子做功为多少?

(3)若在偏转电场右侧距离为S=20cm 处,放一竖直荧光屏,则带电粒子打在荧光屏上的位置距中心O的距离?

正确答案

解:(1)加速电场中获得v0的速度,则有:

  qU=  ①

垂直进入偏转电场做类平抛运动,侧移为y,则

  y=2  ②

①②联立解得:y==m=0.01m;

(2)在加速电场中电场力做的功为W1

  W1=qU     ③

在偏转电场中电场力做的功为W2

  W2=qy  ④

由③、④得:W=W1+W2=qU+qy=0.2×(105+)J=2.02×104J;

(3)设带电粒子打在荧光屏上的P点,利用带电粒子离开偏转电场时,速度的反向延长线交于两板间中轴线的处,则由相似三角形得:

  =

化简后 =(1+)y=(1+)×0.01m=0.03m

答:

(1)带电粒子离开偏转电场时侧移是0.01m.

(2)全过程中电场力对带电粒子做功为2.02×104J.

(3)带电粒子打在荧光屏上的位置距中心O的距离为0.03m.

解析

解:(1)加速电场中获得v0的速度,则有:

  qU=  ①

垂直进入偏转电场做类平抛运动,侧移为y,则

  y=2  ②

①②联立解得:y==m=0.01m;

(2)在加速电场中电场力做的功为W1

  W1=qU     ③

在偏转电场中电场力做的功为W2

  W2=qy  ④

由③、④得:W=W1+W2=qU+qy=0.2×(105+)J=2.02×104J;

(3)设带电粒子打在荧光屏上的P点,利用带电粒子离开偏转电场时,速度的反向延长线交于两板间中轴线的处,则由相似三角形得:

  =

化简后 =(1+)y=(1+)×0.01m=0.03m

答:

(1)带电粒子离开偏转电场时侧移是0.01m.

(2)全过程中电场力对带电粒子做功为2.02×104J.

(3)带电粒子打在荧光屏上的位置距中心O的距离为0.03m.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一个绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场E中,在环的上端,一个质量为m、带电量为+q的小球由静止开始沿轨道运动,求:在小球在最低点球对环的压力为大小.

正确答案

解:设圆环的半径为R、小球在最低点速度为v、小球由静止开始沿轨道运动到最低点过程,由动能定理得:

(mg+qE)R=

在最低点做圆周运动则有:

FN-(mg+qE)=m

解得:FN=3(mg+qE)

根据牛顿第三定律(或作用力与反作用力的关系)可知:

小球在最低点球对环的压力为大小3(mg+qE).

答:小球在最低点球对环的压力大小为3(mg+qE).

解析

解:设圆环的半径为R、小球在最低点速度为v、小球由静止开始沿轨道运动到最低点过程,由动能定理得:

(mg+qE)R=

在最低点做圆周运动则有:

FN-(mg+qE)=m

解得:FN=3(mg+qE)

根据牛顿第三定律(或作用力与反作用力的关系)可知:

小球在最低点球对环的压力为大小3(mg+qE).

答:小球在最低点球对环的压力大小为3(mg+qE).

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题型:填空题
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填空题

两个初速度均为零的带电粒子A和B在同一匀强电场中同时释放.已知qA=2qB,mA=mB,不计重力和两粒子间的静电力作用,经过相同的时间后,两粒子的速率之比VA:VB=______,动能之比EkA:EkB=______

正确答案

8:1

16:1

解析

解:由牛顿第二定律可得加速度为:

故AB的加速度之比为:

获得的速度为:v=at

故AB获得的速度之比为:

获得的动能为:

故AB的动能之比为:

故答案为:8:1,16:1

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题型: 单选题
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单选题

如图,电子经电压为U1的电场加速后以速度v0垂直进入电压为U2的偏转电场,离开电场时的偏转量为h,两平行板间的距离为d,板长为L,要使h变小,可采用的方法是(  )

A增大两板间的电势差U2

B使板长L短一些

C使两平行板间的距离d小一些

D使加速电压U1减小一些

正确答案

B

解析

解:电子在加速电场中加速,根据动能定理可得:

eU1=mv02

所以电子进入偏转电场时速度的大小为:

v0=   ①

电子进入偏转电场做类似平抛运动,故:

x=L=v0t     ②

h=      ③

其中:

a=      ④

联立①②③④解得:

h===

故要减小,可以减小U2,或增加U1,或减小L,或增加d,故ACD错误,B正确;

故选:B.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,两带电平行板A、B间的电场为匀强电场,场强E=4.0×102V/m,两板相距d=16cm,板长L=30cm.一带电量q=1.0×10-16C、质量m=1.0×10-22kg的粒子沿平行于板方向从两板的正中间射入电场后向着B板偏转,不计带电粒子所受重力,求:

(1)粒子带何种电荷?

(2)要使粒子能飞出电场,粒子飞入电场时的速度v0至少为多大?

(3)粒子正好从B板右端飞出时的速度多大?

正确答案

解:(1)粒子所受的电场力向下,则粒子带正电                      

(2)由题意:

代入数据解得:

(3)粒子在竖直方向上的分速度=m/s.

根据平行四边形定则知,离开的速度=1.7×104m/s.

答:(1)粒子带正电.

(2)要使粒子能飞出电场,粒子飞入电场时的速度v0至少为1.5×104m/s.

(3)粒子正好从B板右端飞出时的速度为1.7×104m/s.

解析

解:(1)粒子所受的电场力向下,则粒子带正电                      

(2)由题意:

代入数据解得:

(3)粒子在竖直方向上的分速度=m/s.

根据平行四边形定则知,离开的速度=1.7×104m/s.

答:(1)粒子带正电.

(2)要使粒子能飞出电场,粒子飞入电场时的速度v0至少为1.5×104m/s.

(3)粒子正好从B板右端飞出时的速度为1.7×104m/s.

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