- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
空间中存在着如图所示的竖直方向的匀强电场.已知abcd为一矩形,ab=d=16cm,ad=L=30cm.从某实验装置中喷射出的带正电的微粒,质量m=1.0×10-22kg、带电量q=1.0×10-16C.微粒以垂直于电场方向的速度v0=1.5×104m/s,从ab正中间射入电场,最后从c点射出.不计微粒重力.求:
(1)粒子在电场中运动时间;
(2)粒子在电场中运动的加速度
(3)电场强度的大小和方向
(4)a、c两点间的电压.
正确答案
解:(1)粒子在磁场中水平方向做匀速直线运动,故运动时间为:
t==
=2×10-5s
(2)粒子在磁场中做类平抛运动,竖直方向做匀加速运动,
竖直偏转位移:Y=at2=
d
所以加速度为:a==4×108m/s2
(3)电场强度的大小为E,则有:
F=ma=qE
E==4×102N/c
方向:竖直向下
(4)a、c两端电势差为:
U=Ed=4×10-2×8×10-2=32V
答:(1)粒子在电场中运动时间为2×10-5s.
(2)粒子在电场中运动的加速度为4×108m/s2.
(3)电场强度的大小为4×102N/c,方向竖直向下.
(4)a、c两点间的电压为32V.
解析
解:(1)粒子在磁场中水平方向做匀速直线运动,故运动时间为:
t==
=2×10-5s
(2)粒子在磁场中做类平抛运动,竖直方向做匀加速运动,
竖直偏转位移:Y=at2=
d
所以加速度为:a==4×108m/s2
(3)电场强度的大小为E,则有:
F=ma=qE
E==4×102N/c
方向:竖直向下
(4)a、c两端电势差为:
U=Ed=4×10-2×8×10-2=32V
答:(1)粒子在电场中运动时间为2×10-5s.
(2)粒子在电场中运动的加速度为4×108m/s2.
(3)电场强度的大小为4×102N/c,方向竖直向下.
(4)a、c两点间的电压为32V.
空中有竖直向下的电场,电场强度的大小处处相等,一个质量为m=2.0×10-3kg的带电微粒,其带电量是6.0×10-8C,它在空中下落的加速度为0.1g.设微粒的带电量不变,空气阻力不计,取g=10m/s2,求空中电场强度的大小.
正确答案
解:由于微粒在空中下落的加速度为0.1g,小于重力加速度g.由牛顿第二定律可知,它受的电场力方向肯定竖直向上,而电场方向竖直向下.
设电场强度大小为E,根据牛顿第二定律有:mg-qE=ma
可解得:电场强度为:E==
N/C=30 N/C
答:空中电场强度的大小为30N/C.
解析
解:由于微粒在空中下落的加速度为0.1g,小于重力加速度g.由牛顿第二定律可知,它受的电场力方向肯定竖直向上,而电场方向竖直向下.
设电场强度大小为E,根据牛顿第二定律有:mg-qE=ma
可解得:电场强度为:E==
N/C=30 N/C
答:空中电场强度的大小为30N/C.
如图所示,一种射线管由平行金属板A、B和平行于金属板的细管C组成.放射源O在A极板左端,可以向各个方向发射不同速度、质量为m的电子.若极板长为L,间距为d,当A、B板加上电压U时,只有某一速度的电子能从细管C水平射出,细管C离两板等距.已知元电荷为e,则从放射源O发射出的电子的这一速度为( )
正确答案
解析
解:将从细管C水平射出的电子逆过来看,时类平抛运动,则有:水平方向上:L=v0t,竖直方向上,
a=,联立解得:
,而
,所以:
v=.故C正确,A、B、D错误.
故选C.
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(设电子不会打在极板上)( )
正确答案
解析
解:设电子的质量和电量分别为m和e.
电子在加速电场中加速过程,根据动能定理得:
eU1= ①
电子进入偏转电场后做类平抛运动,加速度大小为:
a= ②
电子在水平方向做匀直线运动,则有:
t= ③
在竖直方向做匀加速运动,则有偏转量:
y=at2 ④
联立上述四式得:y=
A、根据偏转量y=得知,要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍,使U1减小为原来的
.故A正确.
B、根据偏转量公式得知,要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍,使U2增大为原来的2倍.故B错误.
C、根据偏转量公式得知,要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍,使偏转板的长度L增大为原来的倍.故C正确.
D、要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍,使偏转板的距离减小为原来的.故D错误.
故选:AC.
如图所示,竖直放置的两个平行金属板间有匀强电场,在两板之间等高处有两个质量相同的带电小球,P小球从紧靠左极板处由静止开始释放,Q小球从两板正中央由静止开始释放,两小球最后都能打在右极板上的同一点.则从开始释放到打到右极板的过程中( )
正确答案
解析
解:A、两小球在竖直方向做自由落体运动,水平在电场力作用下做初速度为0的匀加速直线运动,故两小球运动时在竖直方向自由下落的高度相同,由可知他们运动时间相等,故A正确;
BCD、根据分运动的等时性,沿电场方向加速时间也相等,由可得P、Q两球的水平加速度为2倍关系;由
可知,带电量也为2倍关系.选项D正确;可知两球的加速度关系为aP=2aQ,由F=ma可得电场力有关系Fp=2FQ,而水平方向Sp=2SQ,由功的公式知,电场力对两球做功有关系Wp=4WQ,所以电势能变化是4倍的关系.在竖直方向上重力做功相等,所以两球合力做功并不是4倍关系.可知BC错误.
故选:AD.
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