- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
(2015秋•遂宁校级月考)如图甲所示,两平行金属板竖直放置,左极板接地,中间有小孔,右极板电势随时间变化的规律如图乙所示,电子原来静止在左极板小孔处(不计电子的重力).下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:分析电子在一个周期内的运动情况.
A、B从t=0时刻释放电子,前内,电子受到的电场力向右,电子向右做匀加速直线运动;后
内,电子受到向左的电场力作用,电子向右做匀减速直线运动;接着周而复始,所以电子一直向右做单向的直线运动,直到打在右板上.故A错误,B正确.
C、用同样的方法分析从t=T时刻释放电子的运动情况,电子先向右运动,后向左运动,由于一个周期内向左运动的位移大于向右运动的位移,电子最终从左极板的小孔离开电场.也可能电子在向右过程中就碰到右极板,故C错误.
D、从t=时刻释放电子,在
-
内,电子向右做匀加速直线运动;在
-
内电子受到的电场力向左,电子继续向右做匀减速直线运动,
时刻速度为零;在
-T内电子受到向左的电场力,向左做初速度为零的匀加速直线运动,在T-
内电子受到向右的电场力,向左做匀减速运动,在
时刻速度减为零;接着重复.若两板距离足够大时,电子在两板间振动.故D正确.
故选:BD.
如图甲所示,在xOy坐标系中,两平行金属板如图放置,OD与x轴重合,板的左端与原点O重合,板长L=2m,板间距离d=1m,紧靠极板右侧有一荧光屏.两金属板间电压UAO随时间的变化规律如图乙所示,已知U0=1×103V,变化周期T=2×10-3s,t=0时刻一带正电的粒子从左上角A点,以v0=1×103m/s的速度平行于AB边射入板间,粒子电荷量q=1×10-5C,质量m=1×10-7kg,不计粒子所受重力,求:
(1)粒子在板间运动的时间;
(2)粒子打在荧光屏上的纵坐标;
(3)粒子打到屏上的动能.
正确答案
解:(1)粒子在板间沿x轴匀速运动,运动时间为t,L=v0t
s
(2)0时刻射入的粒子在板间偏转量最大为y1
又根据牛顿第二定律
代入数据以解得:y1=0.15m
故纵坐标为:y=d-y1=1m-0.15m=0.85m
(3)粒子出射时的偏转量:
粒子出射时的动能,由动能定理得:
代入数据解得J
答:(1)粒子在板间运动的时间为2×10-3s;(2)粒子打到荧光屏上的纵坐标为y=0.85m;(3)粒子打到屏上的动能5.05×10-2J.
解析
解:(1)粒子在板间沿x轴匀速运动,运动时间为t,L=v0t
s
(2)0时刻射入的粒子在板间偏转量最大为y1
又根据牛顿第二定律
代入数据以解得:y1=0.15m
故纵坐标为:y=d-y1=1m-0.15m=0.85m
(3)粒子出射时的偏转量:
粒子出射时的动能,由动能定理得:
代入数据解得J
答:(1)粒子在板间运动的时间为2×10-3s;(2)粒子打到荧光屏上的纵坐标为y=0.85m;(3)粒子打到屏上的动能5.05×10-2J.
如图中竖直方向的平行线表示匀强电场的电场线,但未标明方向.电场中有一个带电量为-q的微粒,仅受电场力的作用,从M点运动到N点,动能增加了△Ek,则该电荷的运动轨迹不可能是虚线______(选“a”或“b”);若M点的电势为U,则N点电势为______.
正确答案
b
解析
解:从M点运动到N点,动能增加,知电场力做正功,则电场力方向向下,轨迹弯曲大致指向合力的方向,可知电荷的运动轨迹为虚线a,不可能是虚线b.电场力方向方向向下,则电场强度方向向上,N点的电势大于M点的电势,根据动能定理知,qU=△Ek,则N、M两点间的电势差大小U=,所以
,则
.
故答案为:b,.
来自质子源的质子(初速度为零),经一直线加速器加速,形成电流为I的细柱形质子流.已知质子源与靶间的距离为d,质子电荷量为e,假定分布在质子源到靶之间的加速电场是匀强电场,质子到达靶时的速度为 v,则质子源与靶间的质子数为______.
正确答案
解析
解:质子在匀强电场中做匀加速直线运动,质子所用时间为:
t==
=
电流为I,则在t时间内通过的电量为 q=It=
所以质子数目:n==
.
故选:.
如图所示,是一个示波管工作原理图,初速度为零的电子经电压为U1的电场加速后垂直进入偏转电场,偏转电场两平行板间的距离为d,板长L1,偏转电压为U2,S为屏,与极板垂直,到极板的距离L2,已知电子电量e,电子质量m,不计电子所受的重力,求:
(1)电子进入偏转电场的速度v0是多少?
(2)电子离开偏转电场时的偏转量y1是多少?(用题中所给字母表示)
(3)电子进入偏转电场到打在屏S所用的时间是多少?(用题中所给字母表示)
正确答案
解:(1)设电子经加速电场U1加速后以速度v0进入偏转电场,由动能定理有:qU1=mv02
解得:v0=
故电子进入偏转电场的速度:v0=
(2)进入偏转电场后在电场线方向有:a=
经时间t1飞出电场有:t1=
飞出电场时偏转量为:y=at12
由以上各式得:y1=
故电子离开偏转电场时的偏转量:y1=
(3)电子从进入偏转电场到打在屏S过程中,水平分运动是匀速直线运动,故:t==(L1+L2)
;
答:(1)电子进入偏转电场的速度v0是;
(2)电子离开偏转电场时的偏转量y1是;
(3)电子进入偏转电场到打在屏S所用的时间是(L1+L2).
解析
解:(1)设电子经加速电场U1加速后以速度v0进入偏转电场,由动能定理有:qU1=mv02
解得:v0=
故电子进入偏转电场的速度:v0=
(2)进入偏转电场后在电场线方向有:a=
经时间t1飞出电场有:t1=
飞出电场时偏转量为:y=at12
由以上各式得:y1=
故电子离开偏转电场时的偏转量:y1=
(3)电子从进入偏转电场到打在屏S过程中,水平分运动是匀速直线运动,故:t==(L1+L2)
;
答:(1)电子进入偏转电场的速度v0是;
(2)电子离开偏转电场时的偏转量y1是;
(3)电子进入偏转电场到打在屏S所用的时间是(L1+L2).
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