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题型:简答题
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简答题

一个带正电的粒子静止在竖直向上的匀强电场中.粒子的电量q=0.2C,质量m=0.2kg,重力加速度g=10m/s2,求:

(1)粒子受的电场力F的大小和方向;

(2)匀强电场的电场强度B有多大.

正确答案

解:(1)粒子静止处于平衡状态,由平衡条件得电场力为:

F=mg=0.2×10=2N,

电场力方向与重力方向相反,竖直向上;

(2)电场强度为:E===10N/C;

答:(1)粒子受的电场力F的大小为2N,方向:竖直向上;

(2)匀强电场的电场强度E为10N/C.

解析

解:(1)粒子静止处于平衡状态,由平衡条件得电场力为:

F=mg=0.2×10=2N,

电场力方向与重力方向相反,竖直向上;

(2)电场强度为:E===10N/C;

答:(1)粒子受的电场力F的大小为2N,方向:竖直向上;

(2)匀强电场的电场强度E为10N/C.

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题型: 单选题
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单选题

如图,P和Q为两平行金属板,板间电压为U,在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动.关于电子到达Q板时的速率,下列说法正确的是(  )

A两板间距离越大,加速时间越长,获得的速率就越大

B两板间距离越小,加速度越大,获得的速率就越大

C与两板间距离无关,仅与加速电压U有关

D以上说法都不正确

正确答案

C

解析

解:粒子运动过程只有电场力做功,

根据动能定理:eU=mv2

A、两板间距离越大,场强E=越小,加速时间越长,因为加速电压不变,所以最后的末速度大小不变,故A错误.

B、两板间距离越小,场强E=越大,加速度越大,因为加速电压不变,所以最后的末速度大小不变,故B错误.

C、根据动能定理:eU=mv2,虽然极板间距发生变化,但是电压不变,所以最后的末速度大小不变,故C正确.

故选:C

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题型:简答题
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简答题

相距很近的平行板电容器,在两板中心各开有一个小孔,如图甲所示,靠近A板的小孔处有一电子枪,能够持续均匀地发射出电子,电子的初速度为v0,质量为m,电量为-e,在AB两板之间加上图乙所示的交变电压,其中0<k<1,U0=;紧靠B 板的偏转电场电压也等于U0,板长为L,两板间距为d,距偏转极板右端L/2处垂直放置很大的荧光屏PQ.不计电子的重力和它们之间的相互作用,电子在电容器中的运动时间可以忽略不计.

(1)在0-T 时间内,荧光屏上有两个位置会发光,试求这两个发光点之间的距离.(结果用L、d 表示,第2小题亦然)

(2)只调整偏转电场极板的间距(仍以虚线为对称轴),要使荧光屏上只出现一个光点,极板间距应满足什么要求?

(3)撤去偏转电场及荧光屏,当k取恰当的数值,使在0-T 时间内通过电容器B 板的所有电子,能在某一时刻形成均匀分布的一段电子束,求k值.

正确答案

解:(1)电子经过电容器内的电场后,速度要发生变化.

在0-kT时间内,设穿出B板后速度变为1,由动能定理得:

-e0=12-02

0=代入后解得:1=

在偏转电场中,电子运动时间t1=,侧移量1=12=

解得:y1=

根据偏转电场中的推论“似是中点来”其打在荧光屏上的坐标1′=2y1=

在kT-时间内,穿出B板后速度变为v2,同理可得,

2==1,y2=.y2′=2y2=

荧光屏上两个发光点之间的距离△y=y1′-y2′=

(2)考虑到临界条件,当极板间距为d′时,电子刚从偏转极板边缘飞出,则有

 d′=a′t2

又 a′==,t=

整理得,d′2=

对于速度v1时,d1′==L;

对于速度v2时,d2′==L;

只调整偏转电场极板的间距(仍以虚线为对称轴),要使荧光屏上只出现一个光点,极板间距应满足:L<d′<L;

(3)要求在某一时刻形成均匀分布的一段电子束,前后两段电子束的长度必须相等(且刚好重叠),第一束长度:l1=v1•kT;第二束长度:l2=v2•(T-kT);

1=2时,即11•(1-

解得k=≈0.59.

答:

(1)在0-T 时间内,荧光屏上有两个位置会发光,这两个发光点之间的距离是

(2)只调整偏转电场极板的间距(仍以虚线为对称轴),要使荧光屏上只出现一个光点,极板间距应满足的要求是:L<d′<L.

(3)撤去偏转电场及荧光屏,当k取恰当的数值,使在0-T 时间内通过电容器B 板的所有电子,能在某一时刻形成均匀分布的一段电子束,k值是0.59.

解析

解:(1)电子经过电容器内的电场后,速度要发生变化.

在0-kT时间内,设穿出B板后速度变为1,由动能定理得:

-e0=12-02

0=代入后解得:1=

在偏转电场中,电子运动时间t1=,侧移量1=12=

解得:y1=

根据偏转电场中的推论“似是中点来”其打在荧光屏上的坐标1′=2y1=

在kT-时间内,穿出B板后速度变为v2,同理可得,

2==1,y2=.y2′=2y2=

荧光屏上两个发光点之间的距离△y=y1′-y2′=

(2)考虑到临界条件,当极板间距为d′时,电子刚从偏转极板边缘飞出,则有

 d′=a′t2

又 a′==,t=

整理得,d′2=

对于速度v1时,d1′==L;

对于速度v2时,d2′==L;

只调整偏转电场极板的间距(仍以虚线为对称轴),要使荧光屏上只出现一个光点,极板间距应满足:L<d′<L;

(3)要求在某一时刻形成均匀分布的一段电子束,前后两段电子束的长度必须相等(且刚好重叠),第一束长度:l1=v1•kT;第二束长度:l2=v2•(T-kT);

1=2时,即11•(1-

解得k=≈0.59.

答:

(1)在0-T 时间内,荧光屏上有两个位置会发光,这两个发光点之间的距离是

(2)只调整偏转电场极板的间距(仍以虚线为对称轴),要使荧光屏上只出现一个光点,极板间距应满足的要求是:L<d′<L.

(3)撤去偏转电场及荧光屏,当k取恰当的数值,使在0-T 时间内通过电容器B 板的所有电子,能在某一时刻形成均匀分布的一段电子束,k值是0.59.

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题型: 多选题
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多选题

平行金属板板长为L,相距为d,两板间电势差为U.带电量为q,质量为m的粒子以速度v垂直板间电场方向进入板间电场区,并飞离出电场区域,则其侧移y的大小为(不计重力)(  )

A与板长L成正比

B与板间距离成反比

C与两板间电势差U成正比

D与粒子初速度v成正比

正确答案

B,C

解析

解:带电粒子做类似平抛运动,故:

L=v0t

y= 

其中:a=

解得:y=

故y与L的平方成正比,与与板间距离成反比,与两板间电势差U成正比,与粒子初速度的平方成反比;故AD错误,BC正确;

故选:BC.

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题型:填空题
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填空题

如图所示,一电子(质量为m,电量为e )以初速度v0沿与场强垂直的方向从A点飞入匀强电场,当它从B点飞出时,速度方向与场强方向成150°角.则此过程中电场力作功为______J;A、B两点的电势差U为______V.

正确答案

-

解析

解:从A到B过程,由动能定理得:

eU=mv2-m

又因为:cos60°=

故电场力做功为

因电子带负电,所以:U=-

故答案为:;-

下一知识点 : 带电粒子在电场中的偏转
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