- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
如图,电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为U2,板长为L,板间距离为d的两块平行极板间的电场中,入射方向跟极板平行,整个装置处在真空中,重力可忽略.在满足电子能射出平行板区的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角变小的是( )
正确答案
解析
解:设电子被加速后获得初速为v0,则由动能定理得:…①
又设极板长为l,则电子在电场中偏转所用时间:…②
又设电子在平行板间受电场力作用产生加速度为a,由牛顿第二定律得:…③
电子射出偏转电场时,平行于电场方向的速度:vy=at…④
由①、②、③、④可得:
偏转角:
故U2变小或U1变大都可能使偏转角θ变小,故选项A正确,或减小L,增大d也可以是偏转角变小,故D正确.选项BC错误.
故选:AD
如图所示,MN为纸面内的一条直线,其所在空间分布与纸面平行的匀强电场或与纸面垂直的匀强磁场的单一场区.现有重力不计的带电粒子从MN上的O点以水平初速度v0沿纸面射入场区,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、如果粒子回到MN上时速率增大,受到的力对物体做功,则该空间存在的一定是电场,故A正确
B、如果粒子回到MN上时速率不变,说明受到的力对粒子不做功,洛伦兹力对粒子不做功,若MN为等势面则电场力做功为零,故电场力做功为零,故空间可能是电场也可能是磁场,故B错误;
C、若带电粒子以与电场线平行的速度v0射入,粒子返回速率不变,故C错误;
D、由T=知,粒子在磁场中运动的时间与速率无关;故时间改变一定是电场;故D正确;
故选:AD.
如图,质量为5×10-8kg的带电微粒以V0=2m/s的速度从水平放置的金属板A、B的中央飞入板间,已知板长L=10cm,板间距离d=2cm.当UAB=1000V时,带电粒子恰好沿直线穿过板间,(g=10m/s2)则
(1)微粒的电荷量和电性.
(2)UAB在什么范围内带电粒子能从板间飞出?
正确答案
解析
解:(1)粒子在电场中受电场力和重力作用而处于平衡状态,由于重力竖直向下,故电场力竖直向上,由于上极板带正电,则粒子带负电,根据qE=mg可得:
所带电荷量=
(2)微粒在板间做类平抛运动,有:
L=v0t,
,
代入数据解得:a=,
当微粒刚好打在下极板右边缘时,有:
代入数据解得:U1=200V,
当微粒刚好打在板上右边缘时,有:
,
代入数据解得:U2=1800V,
要使带电微粒能穿出极板,则两板间的电压应满足200V<U<1800V.
答:(1)电荷带负电,电量为10-11C;(2)两板间的电压应满足200V<U<1800V.
有两平行板电容器,
,如果有两电子由静止状态出发,分别从两电容器的负极板出发飞向正极板;则两电子到达正极板时速度之比为( )
正确答案
解析
解:对于电容器,由
得板间电压为:
对于电子,根据动能定理得:eU=
故=
=
=
=
=
故:
故B正确,ACD错误
故选:B
在地面上方的真空室内,有一对平行金属板M、N竖直放置,两板间存在恒定的电势差,设两板间的电场可看作是匀强电场,且两板外无电场,将一电量q=4×10-6C的带电小球从两极板上方距两极板上端高度h=0.2m的A点以初动能EK0=8×10-3J水平抛出,球恰好从靠近M板上端处射入板内,然后沿直线运动并碰到N板上的B点,B点与极板上端相距L=0.15m,如图所示.
(1)说明小球从A到B的运动情况;
(2)试求M、N两板间的电势差.
正确答案
解:(1)当带电小球以一定速度进入匀强电场后,由于做直线运动,所以加速度与速度方向共线,由重力方向决定加速度方向一定与速度方向相同,即带电小球做匀加速直线运动.
(2)带电小球在电场中做直线运动,则电场力与重力的关系可由L与板间宽度d来表示为: (1)
带电小球进入电场之前做平抛运动,令水平位移为x,
则有: (2)
而x=v0t (3)
竖直方向自由落体,所以h= (4)
所以x=0.2v0 (5)
由上五式可得U=Ed=
因为:,L=0.15m,h=0.2m,q=4×10-6C
可得:U=750V
答:(1)说明小球从A到B的带电小球做匀加速直线运动;
(2)则M、N两板间的电势差为750V.
解析
解:(1)当带电小球以一定速度进入匀强电场后,由于做直线运动,所以加速度与速度方向共线,由重力方向决定加速度方向一定与速度方向相同,即带电小球做匀加速直线运动.
(2)带电小球在电场中做直线运动,则电场力与重力的关系可由L与板间宽度d来表示为: (1)
带电小球进入电场之前做平抛运动,令水平位移为x,
则有: (2)
而x=v0t (3)
竖直方向自由落体,所以h= (4)
所以x=0.2v0 (5)
由上五式可得U=Ed=
因为:,L=0.15m,h=0.2m,q=4×10-6C
可得:U=750V
答:(1)说明小球从A到B的带电小球做匀加速直线运动;
(2)则M、N两板间的电势差为750V.
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