- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
如图所示,从灯丝发射的电子经电压为U1的加速电场加速后,进入偏转电场U2,若要使电子在电场中的偏转量d增大为原的2倍,且没有打在板上,可供选用的方法是( )
正确答案
解析
解:根据动能定理得,,
设偏转极板的长度为L,两极板间的距离为h,
则偏转位移d=.
A、使U2减为原的,则偏转位移变为原来的
.故A错误.
B、使U1增大为原的2倍,则偏转位移变为原来的.故B错误.
C、使偏转电极板的长度增大为原的2倍,则偏转位移变为原来的4倍.故C错误.
D、使偏转电极板的距离减小为原的,则偏转位移变为原来的2倍.故D正确.
故选:D.
如图所示,水平放置的两平行带电金属板之间的电势差为U,两极板之间的距离为d,有一个质量为m(重力不计)带电量为q的正电荷,在靠近正极板的位置以初速度v水平射入两极板间的匀强电场后,恰好从负极板右侧射出,求:
(1)带电粒子在电场中运动的时间t.
(2)带电金属板的长度L.
正确答案
解:(1)带电粒子进入电场后做类平抛运动,运动的加速度:
竖直方向是匀加速直线运动,故:
所以:
(2)带电金属板的长度L等于带电粒子的水平位移,故:
答:(1)带电粒子在电场中运动的时间t为d.
(2)带电金属板的长度L为.
解析
解:(1)带电粒子进入电场后做类平抛运动,运动的加速度:
竖直方向是匀加速直线运动,故:
所以:
(2)带电金属板的长度L等于带电粒子的水平位移,故:
答:(1)带电粒子在电场中运动的时间t为d.
(2)带电金属板的长度L为.
某空间内有高度为d、宽度足够宽、方向水平向左的匀强电场.当在该空间内建立如图所示的坐标系后,在x轴上的P点沿y轴正方向连续射入相同的带电粒子(粒子重力不计),由于粒子的入射速率v不同,有的粒子将在电场中直接通过y轴,有的将穿出电场后再通过y轴.设粒子通过y轴时,离坐标原点的距离为h,从P到y轴所需的时间为t,则( )
正确答案
解析
解:A、由题意可知,粒子向左偏,电场力的方向向左,与电场线的方向相同,所以粒子带正电,故A错误;
B、粒子x轴方向做初速度为零的匀加速直线运动,则有:水平分位移 x=,当h≤d的粒子时,粒子受到电场力一样,加速度a也相同,x相同,因此运动时间t一定,故B错误;
C、对h>d的粒子,h越大,沿着电场力偏转位移越小,则对粒子做功越少,故C正确;
D、若在电场中直接通过y轴,水平分位移x相等,由x=知,运动时间t相等,竖直分位移h=v0t,则知不同h,v0不同;
若穿出电场后再通过y轴,通过电场时竖直分位移y相等.h越大,沿着电场力偏转位移x越小,由x=,可知t不等,由y=v0t,可知v0不同;总之,不同h对应的粒子,进入电场时的速率v一定不同.故D错误;
故选:C.
一个初速度为零的电子在U1=45V的电压作用下得到一定速度后垂直于平行板间的匀强电场飞入两板间的中央,如图所示.若平行板间的距离d=1cm,板长l=1.5cm,电子的电荷量e=1.6×10 -19C,电子的质量m=9×10 -31kg,求:
(1)电子进入平行板间的速度v0多大?
(2)若电子恰能沿平行板右边缘射出,加在平行板上的电压U2为多大?
正确答案
解:
(1)加速电场中,根据动能定理得
(2)电子在平行板间的加速度为 ①
电子的竖直分位移为 ②
电子的水平分位移为 l=v0t③
联立以上三式并代入数据得:
答:
(1)电子进入平行板间的速度v0为4×106m/s.
(2)若电子恰能沿平行板右边缘射出,加在平行板上的电压U2为40V.
解析
解:
(1)加速电场中,根据动能定理得
(2)电子在平行板间的加速度为 ①
电子的竖直分位移为 ②
电子的水平分位移为 l=v0t③
联立以上三式并代入数据得:
答:
(1)电子进入平行板间的速度v0为4×106m/s.
(2)若电子恰能沿平行板右边缘射出,加在平行板上的电压U2为40V.
静止在太空的飞行器上有一种装置,它利用电场加速带电粒子,形成向外发射的粒子流,从而对飞行器产生反冲力,使其获得加速度.已知飞行器的质量为M,发射的是2价氧离子,发射功率为P,加速电压为U,每个氧离子的质量为m,单位电荷的电量为e,不计发射氧离子后飞行器质量的变化,求:
①射出的氧离子速度;
②每秒钟射出的氧离子数.
正确答案
解:(1)根据动能定理:2eU=-0
动量与动能的关系为:
(2)发射的功率为p
每秒发射离子的能量为:W=pt=p•1
又W=nEk=n2eU
得:n=
答:①射出的氧离子速度;
②每秒钟射出的氧离子数.
解析
解:(1)根据动能定理:2eU=-0
动量与动能的关系为:
(2)发射的功率为p
每秒发射离子的能量为:W=pt=p•1
又W=nEk=n2eU
得:n=
答:①射出的氧离子速度;
②每秒钟射出的氧离子数.
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