- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
如图所示,一个电子以4×106m/s的速度沿与电场垂直的方向从A点飞进匀强电场,并且从另一端B点沿与场强方向成150°角方向飞出,那么,A、B两点间的电势差为______伏(电子的质量为9.1×10-31 kg).
正确答案
-136.5
解析
解:电子做类平抛运动,AB两点速度关系有:
又:qUAB=△Ek=
解得:UAB=-136.5v
故答案为:-136.5
在密立根油滴实验装置中,喷雾器向透明的盒子里喷入带电油滴,小盒子内的上、下两金属板分别接在电源两极上,通过改变两金属板间的电场强度可控制带电油滴在板间的运动状态.已知某油滴所受的重力为1.8×10-9N,当电场强度调节为4.0×104N/C时,通过显微镜观察该油滴竖直向下做匀速直线运动,如图所示.不计空气阻力,
(1)画出两电极间的电场线(至少三条),
(2)该油滴带何种电荷?所带电荷量是多少?
(3)该油滴所带电荷量是元电荷e的多少倍?
正确答案
解:(1)上金属板带正电,下金属板带负电,电场方向竖直向下,两电极间的电场线如图所示.
(2)油滴匀速运动,电场力与重力平衡,则电场力方向竖直向上,电场方向竖直向下,所以油滴带负电.
由平衡条件得:qE=G
油滴带电量 C=4.5×10-14(C)
(3)油滴电量是元电荷电量的倍数为 (倍)
答:
(1)画出两电极间的电场线(至少三条)见图,
(2)该油滴带负电,所带电荷量是4.5×10-14C.
(3)该油滴所带电荷量是元电荷e的281250倍.
解析
解:(1)上金属板带正电,下金属板带负电,电场方向竖直向下,两电极间的电场线如图所示.
(2)油滴匀速运动,电场力与重力平衡,则电场力方向竖直向上,电场方向竖直向下,所以油滴带负电.
由平衡条件得:qE=G
油滴带电量 C=4.5×10-14(C)
(3)油滴电量是元电荷电量的倍数为 (倍)
答:
(1)画出两电极间的电场线(至少三条)见图,
(2)该油滴带负电,所带电荷量是4.5×10-14C.
(3)该油滴所带电荷量是元电荷e的281250倍.
AM、BN是平行板电容器两极板,板长为L,距离板右端L处有竖直屏PQ.若带电,两板之间为匀强电场,两板之外电场忽略不计.一质量为m,带电量为+q的油滴以水平速度V0飞入电容器间,经过一段时间油滴垂直打在屏上.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、油滴在竖直方向上开始受重力和电场力,然后仅受重力,竖直方向上的分速度最终为零,水平方向上的分速度不变,知油滴撞击PQ前的瞬间速度大小仍为V0.油滴离开电场时竖直方向的分速度方向向上,知电场力大于重力,且电场力方向竖直向上.故A错误,D正确.
B、油滴电场力方向向上,所以BN板带正电,电场力大于重力,即qE>mg,所以E.故B错误.
C、油滴在电容器间运动,电场力做正功,根据除重力以外其他力做功等于机械能的增量,知机械能增大.故C正确.
故选CD.
如图所示,A为粒子源.在A和极板B间的加速电压为U1,在两水平放置的平行导体板C、D间加有偏转电压U2.C、D板长L,板间距离d.现从粒子源A发出的带电粒子,由静止开始经加速电场加速后进入偏转电场,不计粒子的重力,求
(1)粒子穿过B板时的速度大小;
(2)粒子离开偏转电场时的侧移距离;
(3)离开偏转电场时粒子的动能.
正确答案
解(1)粒子经加速电场的过程中,由动能定理得:qU1= ①
解得粒子穿过B板时的速度大小 v= ②
(2)粒子在偏转电场中做类平抛运动,平行板方向做匀速直线运动,运动时间为:t= ③
垂直板方向做初速度为零的匀加速直线运动,由牛顿第二定律得加速度为:a= ④
其中场强E= ⑤
离开偏转电场时的侧移为 y= ⑥
由①②③④⑤⑥解得:y= ⑦
(3)粒子运动的全过程,由动能定理得:qU1+qEy=Ek ⑧
由⑤⑦⑧得粒子离开偏转电场时的动能为:Ek=qU1+.
答:(1)粒子穿过B板时的速度大小为;
(2)粒子离开偏转电场时的侧移距离为;
(3)离开偏转电场时粒子的动能为qU1+.
解析
解(1)粒子经加速电场的过程中,由动能定理得:qU1= ①
解得粒子穿过B板时的速度大小 v= ②
(2)粒子在偏转电场中做类平抛运动,平行板方向做匀速直线运动,运动时间为:t= ③
垂直板方向做初速度为零的匀加速直线运动,由牛顿第二定律得加速度为:a= ④
其中场强E= ⑤
离开偏转电场时的侧移为 y= ⑥
由①②③④⑤⑥解得:y= ⑦
(3)粒子运动的全过程,由动能定理得:qU1+qEy=Ek ⑧
由⑤⑦⑧得粒子离开偏转电场时的动能为:Ek=qU1+.
答:(1)粒子穿过B板时的速度大小为;
(2)粒子离开偏转电场时的侧移距离为;
(3)离开偏转电场时粒子的动能为qU1+.
一个初速度为零质量为m带电荷量为q的一束电子,通过电压为U的电场加速后,以一定的速度从垂直于两平行板间的匀强电场方向进入电场,恰好从极板的右上端飞出该电场,已知两板间的距离为d,板长为L,求:
(1)电子在平行板间飞行的时间t;
(2)两平行板间的电场E.
正确答案
解:(1)在加速电场中:qU=…①
所以:v0=.
电子在偏转电场中做类平抛运动,据题得
L=v0t…②
则 t==L
(2)在偏转电场中,偏转位移为 ,则:y=
…③
由牛顿第二定律知 a=…④
联立①②③④可得:E=
答:(1)电子在平行板间飞行的时间t为L;
(2)两平行板间的电场E是.
解析
解:(1)在加速电场中:qU=…①
所以:v0=.
电子在偏转电场中做类平抛运动,据题得
L=v0t…②
则 t==L
(2)在偏转电场中,偏转位移为 ,则:y=
…③
由牛顿第二定律知 a=…④
联立①②③④可得:E=
答:(1)电子在平行板间飞行的时间t为L;
(2)两平行板间的电场E是.
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