- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
(2015秋•林州市校级期中)在竖直向上的匀强电场中,有两个质量相等、带异种电荷的小球A、B(均可视为质点)处在同一水平面上,现将两球以相同的水平速度v0向右抛出,最后落在水平地面上,运动轨迹如图所示,两球之间的静电力和空气阻力均不考虑,则( )
正确答案
解析
解:A、两球在水平方向都做匀速直线运动,由x=v0t知,v0相同,则A运动的时间比B的长,竖直方向上,由h=,h相等,可知,A的合力比B的小,所以A的电场力向上,带正电,B的电场力向下,带负电,故A错误.
B、A运动的时间比B的长,则B球比A球先落地,故B正确.
C、A的电场力向上,电场力对A球做负功,A球的电势能增加.B的电场力向下,电场力对B球做正功,B球的电势能减小,故C错误.
D、A的合力比B的小,则A的合力做功较多,由动能定理知A球的动能变化大,速率变化大,故D错误.
故选:B
如图所示,两板间电势差为U,相距为d,板长为L.-正离子q以平行于极板的速度v0射入电场中,在电场中受到电场力而发生偏转,则电荷的偏转距离y和速度偏向角θ为多少?
正确答案
解:电荷在竖直方向做匀加速直线运动,受到的力F=Eq=
由牛顿第二定律,加速度a==
水平方向做匀速运动,由L=v0t得t=
由运动学公式
可得:=
;
带电离子在离开电场时,竖直方向的分速度:v⊥=at=
离子离开偏转电场时的偏转角度θ可由下式确定:tanθ==
.
答:电荷的偏转距离y为;
速度偏向角θ的正功值为.
解析
解:电荷在竖直方向做匀加速直线运动,受到的力F=Eq=
由牛顿第二定律,加速度a==
水平方向做匀速运动,由L=v0t得t=
由运动学公式
可得:=
;
带电离子在离开电场时,竖直方向的分速度:v⊥=at=
离子离开偏转电场时的偏转角度θ可由下式确定:tanθ==
.
答:电荷的偏转距离y为;
速度偏向角θ的正功值为.
如图所示为某一“电场抛射装置”的示意图.相距为d的两正对平行金属板A、B 竖直放置,两板间放置一内壁光滑的绝缘细直管CD,细管与水平面的夹角为37°.一质量为 m、带电量为q的带电小球从管口C处无初速释放,经 板间电场加速后从另一管口D射出,飞行一段距离恰好沿水平方向进入平台MN,其台面与C点的高度差也为d.重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)小球从管口D射出运动到平台所用的时间
(2)小球从管口D射出时的速度大小;
(3)A、B两板之间的电势差.
正确答案
解:(1)小球从D到M的运动相当于从M到D的平抛运动,竖直方向上下落高度为:
h=d-dtan37°=,
由h=
得:t=.
(2)竖直方向上,有:,
小球从管口D射出的速度大小为:.
(3)小球从C到D,根据动能定理得:,
解得A、B两板之间所加的电压大小为:U=.
答:(1)小球从管口D射出运动到平台所用的时间为;
(2)小球从管口D射出时的速度大小为;
(3)A、B两板之间的电势差为.
解析
解:(1)小球从D到M的运动相当于从M到D的平抛运动,竖直方向上下落高度为:
h=d-dtan37°=,
由h=
得:t=.
(2)竖直方向上,有:,
小球从管口D射出的速度大小为:.
(3)小球从C到D,根据动能定理得:,
解得A、B两板之间所加的电压大小为:U=.
答:(1)小球从管口D射出运动到平台所用的时间为;
(2)小球从管口D射出时的速度大小为;
(3)A、B两板之间的电势差为.
如图所示,真空中有一对相距为d的平行金属板A和B,两板间电势差为U,两板间的电场为匀强电场.若一个质量为m、电荷量为q的粒子,仅在静电力的作用下由静止开始从A板向B板做匀加速直线运动并到达B板,则粒子在运动过程中加速度大小a=______,粒子到达B板时的速度大小v=______.
正确答案
解析
解:粒子从静止开始运动,只受电场力,有:
U=Ed
F=qE
a=
联立解得:
a=
根据速度位移关系公式,有:
v2=2ad
解得:
v=
故答案为:,
原来静止的质子(11H)和α粒子(24He),经过同一电压加速后,它们的速度大小之比为______.
正确答案
解析
解:设带电粒子的质量为m,电量为q,加速电场的电压为U,根据动能定理得
qU=
得速度大小v=
即速度大小与比荷的平方根成正比.
质子和α粒子比荷之比为::
=
:
=2:1
所以速度之比vH:vα=
故答案为:
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