- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
电子从负极板的边缘垂直进入匀强电场,恰好从正极板边缘飞出,如图所示,现在保持两极板间的电压不变,使两极板间的距离变为原来的2倍,电子的入射方向及相对于板的位置不变,且要电子仍从正极板边缘飞出,则电子入射的初速度大小应为原来的( )
正确答案
解析
解:对于带电粒子以平行极板的速度从左侧中央飞入匀强电场,恰能从右侧擦极板边缘飞出电场这个过程,假设粒子的带电量e,质量为m,速度为v,极板的长度为L,极板的宽度为d,电场强度为E,极板之间的电压为U;
由于粒子做类平抛运动,所以:
水平方向:L=vt
竖直方向:a==
=
y=at2=
=d
故:
d2=
若间距d变为原来的两倍,粒子仍从正极板边沿飞出,则电子入射速度大小应为原来的;
故选:B
如图所示,MPQO为有界的竖直向下的匀强电场,电场强度为E,ACB为光滑固定的半圆形轨道,圆轨道半径为R,AB为圆水平直径的两个端点,AC为
圆弧.一个质量为m、带电荷量为-q的带电小球,从A点正上方高为H处由静止释放,并从A点沿切线进入半圆轨道.不计空气阻力及一切能量损失,关于带电粒子的运动情况,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由于题中没有给出H与R、E的关系,所以小球不一定能从B点离开轨道,故A错误;
B、若重力大小等于电场力,小球在AC部分做匀速圆周运动,故B错;
C、由于小球在AC部分运动时电场力做负功,所以若小球能从B点离开,上升的高度一定小于H,故C错误;
D、若小球到达C点的速度为零,则电场力大于重力,则小球不可能沿半圆轨道运动,所以小球到达C点的速度不可能为零.故D正确.
故选:D.
如图所示,一带电微粒质量为m=2.0×10-11kg、电荷量q=+1.0×10-5C,从静止开始经电压为U1=100V的电场加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场中,微粒射出电场时的偏转角θ=30°.已知偏转电场中金属板长L=20cm,两板间距d=17.3cm,重力忽略不计.求:
(1)带电微粒进入偏转电场时的速率v1;
(2)偏转电场中两金属板间的电压U2.
正确答案
解:(1)带电微粒经加速电场加速后速度为v,根据动能定理,有:
解得:
=1.0×104m/s
(2)带电微粒在偏转电场中只受电场力作用,做类平抛运动,在水平方向微粒做匀速直线运动;
水平方向:
带电微粒在竖直方向做匀加速直线运动,加速度为a,出电场时竖直方向速度为v2
竖直方向:
由几何关系:
解得:
U2=100V
答:(1)带电微粒进入偏转电场时的速率为1.0×104m/s;
(2)偏转电场中两金属板间的电压为100V.
解析
解:(1)带电微粒经加速电场加速后速度为v,根据动能定理,有:
解得:
=1.0×104m/s
(2)带电微粒在偏转电场中只受电场力作用,做类平抛运动,在水平方向微粒做匀速直线运动;
水平方向:
带电微粒在竖直方向做匀加速直线运动,加速度为a,出电场时竖直方向速度为v2
竖直方向:
由几何关系:
解得:
U2=100V
答:(1)带电微粒进入偏转电场时的速率为1.0×104m/s;
(2)偏转电场中两金属板间的电压为100V.
如图,一绝缘的长为L、两端分别带有等量异种电荷的轻杆,电量的绝对值为Q,处在场强为E的匀强电场中,杆与电场线夹角为60°,若使杆沿顺时针方向转过60°(以杆上某一点为圆心转动),则下列叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、+Q所受电场力水平向右,-Q所受电场力水平向左,当杆沿顺时针方向转过60°时,电场力对两个电荷都做正功,两电荷的电势能都减小,故A错误.
B、电场力对正电荷所受的功W1=QE(1-cos60°)=
QEL,电场力对负电荷所受的功:W2=QE
(1-cos60°)=
QEL,电场力做的总功为W=W1+W2=
QEL,由于电场力做正功,两个电荷的电势能减少,动能增加,故BC正确.
D、由B可知,电场力做的总功:W=QEL,总功与跟转动轴无关,故D错误.
故选:BC.
如图,水平放置的两平行金属板,板长L=1.0m,板间距d=0.06m,上板带正电,下板带负电,两板间有一质量m=0.1g,带电量q=-4×10-7C的微粒沿水平方向从两极板的中央以v0=10m/s的初速度射入匀强电场,要使带电微粒能穿出极板,两电极间的电压值的范围是多少?
正确答案
解:粒子恰好从上极板边缘飞出时,
在水平方向:L=v0t,
竖直方向:d=
a1t2,
由牛顿第二定律得:-mg=ma1,
代入数据解得:U1=240V,
粒子恰好从下极板边缘飞出时,
在水平方向:L=v0t,
竖直方向:d=
a2t2,
由牛顿第二定律得:mg-=ma2,
代入数据解得:U2=60V,
要使带电微粒能穿出极板,两电极间的电压值的范围是60V≤U≤240V;
答:要使带电微粒能穿出极板,两电极间的电压值的范围是60V≤U≤240V.
解析
解:粒子恰好从上极板边缘飞出时,
在水平方向:L=v0t,
竖直方向:d=
a1t2,
由牛顿第二定律得:-mg=ma1,
代入数据解得:U1=240V,
粒子恰好从下极板边缘飞出时,
在水平方向:L=v0t,
竖直方向:d=
a2t2,
由牛顿第二定律得:mg-=ma2,
代入数据解得:U2=60V,
要使带电微粒能穿出极板,两电极间的电压值的范围是60V≤U≤240V;
答:要使带电微粒能穿出极板,两电极间的电压值的范围是60V≤U≤240V.
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