- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
(2015春•湘潭校级期中)电子垂直射入两带电平行金属板间的匀强电场中,电子通过电场后发生了侧移,则( )
正确答案
解析
解:设电子射入的速度为v0,板长为l,板间距离为d,板间电压为U,
沿着金属板方向做匀速直线运动,则l=v0t,
垂直金属板方向做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律得:
a=,则电子通过电场后发生了侧移y=
at2=
,则:
A、电子射入的速度越大,侧移量越小,故A错误;
B、两板间电压越大,侧移量越大,故B正确;
C、两板间距离越大,侧移量越小,故C错误;
D、两板板长越短,侧移量越小,故D错误;
故选:B.
如图所示,平行线代表电场线,但未标明方向,一个带正电、电量为10-6 C的微粒在电场中仅受电场力作用,当它从A点运动到B点时动能减少了10-5 J,则微粒可能的运动轨迹如图中的虚线______(填“1”或“2”),UAB=______V.
正确答案
1
-10
解析
解:根据动能定理得,qUAB=△Ek,得到:
UAB==
V=-10V
说明B点的电势高于A点的电势,电场线水平向右.
电荷从A点运动到B点时动能减少,说明电场力做负功,电场力方向向左,根据轨迹的弯曲方向可知,微粒可能的运动轨迹如图中的虚线1所示.
故答案为:1,-10
如图所示,质量为m=5×10-8 kg的带电粒子以v0=2m/s的速度从水平放置的平行金属板A、B中央飞入电场,已知板长L=10cm,板间距离d=2cm,当A、B间加电压UAB=103 V时,带电粒子恰好沿直线穿过电场(此时A板电势高).重力加速度g=10m/s2.求:
(1)带电粒子的电性和所带电荷量;
(2)要使该粒子恰好能从A板边缘飞出,求AB两板的电势差.
正确答案
解:(1)当UAB=103 V时,粒子做直线运动,则有:
q=mg,
解得:q==
=10-11 C,
且带负电.
(2)当电压UAB比较大时,即qE>mg,粒子向上偏,有:
当刚好能从上板边缘飞出时,有:
代入数据解得:U1=1800V
答:(1)带电粒子的电性:负电和所带电荷量10-11 C;
(2)要使该粒子恰好能从A板边缘飞出,AB两板的电势差为1800V.
解析
解:(1)当UAB=103 V时,粒子做直线运动,则有:
q=mg,
解得:q==
=10-11 C,
且带负电.
(2)当电压UAB比较大时,即qE>mg,粒子向上偏,有:
当刚好能从上板边缘飞出时,有:
代入数据解得:U1=1800V
答:(1)带电粒子的电性:负电和所带电荷量10-11 C;
(2)要使该粒子恰好能从A板边缘飞出,AB两板的电势差为1800V.
半径R=0.4m的光滑绝缘轨道固定于竖直于平面内,加上某一方向的匀强电场时,带电小球沿轨道内侧做圆周运动,小球动能最大位置在A点,圆心O与A点的连线与竖直线成一角度θ,如图所示,在A点时小球对轨道压力N=108N,若小球的最大动能比最小动能多14.4J,且小球能够到达轨道上任意一点(不计空气阻力),试求:
(1)小球的最小动能;
(2)若小球在动能最小位置时突然撤去轨道,并保持其他量都不变,则小球经0.02s时,其动能与在A点时的动能相等,小球的质量为多少?
正确答案
解:据题分析可知,小球的重力与电场力的合力方向必沿OA连线向下,最小动能的位置必在A点关于O点对称的B点
则有
F•2R=mvA2-
mvB2
代入解得F=18N
在A点时有 N-F=m
mvA2=
(N-F)=18J
所以最小动能为Ekm=mvB2=18J-14.4J=3.6J
②在B点撤去轨道后,小球将做类平抛运动
由2R=at2,F=ma得
m==4.5×10-3kg
答:
(1)小球的最小动能是3.6J;
(2)小球的质量为4.5×10-3kg.
解析
解:据题分析可知,小球的重力与电场力的合力方向必沿OA连线向下,最小动能的位置必在A点关于O点对称的B点
则有
F•2R=mvA2-
mvB2
代入解得F=18N
在A点时有 N-F=m
mvA2=
(N-F)=18J
所以最小动能为Ekm=mvB2=18J-14.4J=3.6J
②在B点撤去轨道后,小球将做类平抛运动
由2R=at2,F=ma得
m==4.5×10-3kg
答:
(1)小球的最小动能是3.6J;
(2)小球的质量为4.5×10-3kg.
氘核紧贴着水平放置的平行板电容器的一块极板,以速度v从左端平行极板射入极板间的电场中,恰能贴着另一极板离开电场.今将粒子入射速度增加到v,且仍能从另一极板的右端点离开,可采用的措施是( )
正确答案
解析
解:带电粒子在电场中做类平抛运动,
水平方向:L=vt,
竖直方向:d=at2=
t2,
联立以上方程整理得:v=,
由题意可知,速度变为v,
A、只是将入射的氘核换做氦核,粒子的比荷不变,速度不变,故A错误;
B、只是将入射的氘核换做氢核,速度为v,故B正确;
C、只是将偏转电压增加到原来的2倍,速度变为v,故C正确;
D、只是将板间距离变为原来的,速度变为2v,故D错误;
故选:BC.
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