- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
质子、氦核从静止开始经同一电场加速后又垂直进入同一匀强电场偏转,有关运动轨迹说法正确的( )
正确答案
解析
解:设加速电压为U,偏转电压为U′
对于任意一个电荷量为q,质量为m的带电粒子,对于加速过程,有 qU=
垂直进入偏转电场时,做类平抛运动,则得:
垂直于电场方向有:t=
平行于电场方向有:vy=at,a==
偏转角的正切为 tanφ=
联立以上各式得:tanφ=,可知偏转角的正切与电荷的质量和电量无关,
同理可得偏转距离y与电荷的质量和电量无关,所以两个粒子的运动轨迹相同.
故选:B.
如图所示,质子(11H)和α粒子(24He),以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力),则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为( )
正确答案
解析
解:质子和α粒子垂直射入偏转电场都做类平抛运动,根据牛顿第二定律得到粒子加速度的表达式为
a=
粒子射出电场时的侧位移y的表达式为
y=
又t=
联立上三式得,y==
由题,两个粒子的初动能Ek相同,E、l相同,则y与q成正比,质子(11H)和α粒子(24He)电荷量之比为1:2,侧位移y之比为1:2.
故选B
如图所示,水平放置的两块平行金属板长L=4cm,两板间距d=10cm,两板间电压为U=90V,且上板带正电,一个电子沿水平方向以速度v0=2.0×106m/s,从两板中央射入并从右端射出,(不计电子重力,电子电量e=1.6×10-19C,电子质量m=0.90×10-30kg求:
(1)电子在板间的运动时间t
(2)电子偏离入射方向的侧位移y0
(3)电子飞出电场时的速度大小V.
正确答案
解:(1)电子在电场中做类平抛运动,
水平方向有:l=v0t,
运动时间:t=;
(2)电子在场中的加速度为,
=
竖直方向有:
=
(3)在竖直方向的分速度为:
在水平方向的分速度为:vx=v0,
电子速度:,代入数据解得:v=3.77×106m/s;
答:(1)电子在板间的运动时间t为2×10-8s;
(2)电子偏离入射方向的侧位移y0为3.2×10-2m;
(3)电子飞出电场时的速度大小v为3.77×106m/s.
解析
解:(1)电子在电场中做类平抛运动,
水平方向有:l=v0t,
运动时间:t=;
(2)电子在场中的加速度为,
=
竖直方向有:
=
(3)在竖直方向的分速度为:
在水平方向的分速度为:vx=v0,
电子速度:,代入数据解得:v=3.77×106m/s;
答:(1)电子在板间的运动时间t为2×10-8s;
(2)电子偏离入射方向的侧位移y0为3.2×10-2m;
(3)电子飞出电场时的速度大小v为3.77×106m/s.
带电粒子(不计重力)以速度v0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场时,受到恒定的电场力作用而做______运动(转迹为______);粒子沿初速度方向做______运动,沿电场方向做______运动;设带电粒子的质量为m,带电量为+q,板间距离为d,电压为U,极板长度为L,则粒子运动时的加速度a=______,运动时间t=______,离开电场的偏转量y=______,偏转角tanθ=______.(设粒子不落到极板上)
正确答案
类平抛
抛物线
匀速直线
匀加速直线
解析
解:带电粒子(不计重力)以速度v0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场时,受到恒定的电场力作用而做类平抛运动;粒子沿初速度方向做匀速直线运动,沿电场方向做匀加速直线运动;
根据牛顿第二定律得,粒子运动的加速度为:a=,
粒子运动的时间为:t=
粒子离开电场的偏转量为:y=at2=
偏转角的正切为:tanθ=
故答案为:类平抛;抛物线,匀速直线;匀加速直线,,
,
,
竖直放置的平行金属板A、B连接一恒定电压,两个电荷M和N以相同的速率分别从极板A边缘和两板中间沿竖直方向进入板间电场,恰好从极板B边缘射出电场,如右图所示,不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B两个电荷在电场中做类平抛运动,将它们的运动分解为沿竖直方向的匀速直线运动和水平方向的匀加速直线运动.
设板长为L,粒子的初速度为v0,则粒子运动为t=,L、v0相同,则时间t相同.
水平方向的位移为y=at2,a=
,则y=
t2,E,t相同,y不同,因m的大小关系不清楚,q有可能相等.故A错误、B正确.
C、由侧向位移大小y=at2,t相同,y不同,加速度a不等,故C错误.
D、根据动能定理,EK-mv02=qEy,则EK=
m
+qEy,EK大小关系无法判断.故D错误.
故选:B.
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