- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
如图,一个电子以速度v0垂直电场方向进入电场中后向下偏转,从极板的右端射出,若已知电场场强为E,电子电量为e,质量为m,极板的长度为L,试求:
(1)电子在平行于极板方向上做什么运动?
(2)求电子在电场中运动的时间t?
(3)求电子的加速度a?
(4)求电子射出电场时的侧位移y.
正确答案
解:(1)在速度方向上不受力,故电子电子在平行于极板方向上做匀速直线运动;
(2)运动时间为t=
(3)电子的加速度为a=
(4)偏转量为y=
答:(1)电子在平行于极板方向上做匀速直线运动
(2)求电子在电场中运动的时间为
(3)求电子的加速度a为
(4)求电子射出电场时的侧位移y.
解析
解:(1)在速度方向上不受力,故电子电子在平行于极板方向上做匀速直线运动;
(2)运动时间为t=
(3)电子的加速度为a=
(4)偏转量为y=
答:(1)电子在平行于极板方向上做匀速直线运动
(2)求电子在电场中运动的时间为
(3)求电子的加速度a为
(4)求电子射出电场时的侧位移y.
一带电液滴静止在水平放置的两平行金属板,液滴距下极板的距离为4.00×10-2m,此时两极板间的电场强度为3.00×10-3N/C.若不改变两极板的带电特性,只是突然将两极板间的电场强度减小到6.00×10-4 N/C,求液滴运动到下极板所需的时间.(g=l0m/s2)
正确答案
解:电场强度为3.00×10-3N/C时,带电液滴静止放置在水平的两平行金属板间,有:mg=E1q得
.
当两极板间的电场强度减小到6.00×10-4N/C时,根据牛顿第二定律有
又根据运动学公式
联立求解得.
解得:t=0.10s.
答:液滴运动到下极板所需的时间为0.10s.
解析
解:电场强度为3.00×10-3N/C时,带电液滴静止放置在水平的两平行金属板间,有:mg=E1q得
.
当两极板间的电场强度减小到6.00×10-4N/C时,根据牛顿第二定律有
又根据运动学公式
联立求解得.
解得:t=0.10s.
答:液滴运动到下极板所需的时间为0.10s.
有三个质量相等的分别带有正电、负电和不带电的颗粒,从极板左侧中央以相同的水平初速度v先后垂直场强方向射入,分别落到极板A、B、C处,如图所示,则下列说法正确的有( )
正确答案
解析
解:A、B、D、三个微粒的初速度相等,水平位移xA>xB>xC,根据水平方向上做匀速直线运动,由x=vt得知,tA>tB>tC.故A错误.
D、三个微粒在竖直方向上的位移y相等,根据y=,知aA<aB<aC.故D正确.
B、由上分析可知:aA<aB<aC.三个颗粒的合力大小关系为:FA<FB<FC,三个颗粒的重力相等,所以可知B仅受重力,A所受的电场力向上,C所受的电场力向下,所以B不带电,A带正电,C带负电.故B正确.
C、根据动能定理,三个微粒重力做功相等,A电场力做负功,C电场力做正功,所以C的动能变化量最大,A动能变化量最小,初动能相等,所以三个微粒到达极板时的动能EkA<EkB<Ekc.故C正确.
故选:BCD.
如图所示,D是一只二极管,A、B是水平放置的平行板电容器的极板,重力可以忽略不计的带电粒子以速度v0水平射入电场,且刚好沿下极板B的边缘以速率v飞出.若保持其中一个极板不动而把另一个极板移动一小段距离,粒子仍以相同的速度v0从原处飞入,则下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、若上极板A不动,下极板B上移,则电容器电容增大,继续充电,二极管正向导通,充电可以正常进行,则E=场强变大,
粒子做类平抛运动,到达下极板时垂直极板方向上发生的位移:dy=at2①
a=②
得:t=;
平行极板方向位移:L=v0t=v0;
由前面分析知E变大、下极板上移则dy变小,故L变小,即粒子没有飞出极板而是打在下极板上,
根据动能定理:qU=
mv2-
mv02
下极板上移后减小,则v减小,即打在下极板的速率小于v,故AB错误;
C、若下极板B不动,上极板A上移,则电容器电容减小,电容器应该要放电,但是二极管反向截止,故电容器上电荷量不变,
E==
=
=
=
,则由式子可以看出E不变,则粒子仍按原轨迹运动,又下极板不动,故粒子仍从下极板边缘以速率v飞出,故C错误D正确.
故选:D.
水平向右的匀强电场中,用长为R的轻质细线在O点悬挂一质量为m的带电小球,静止在A处,AO的连线与竖直方向夹角为37°,为使小球在竖直平面内作完整的圆周运动需在A点给小球一沿切线方向的初速度v0( )
正确答案
解析
解:小球A处给沿切线方向的初速度时,才能在竖直平面内作完整的圆周运动;
因此B处重力与电场力的合力与支持力共线,且反向,
根据电场线的方向,可知,小球带正电;
静止时对球受力分析如右图:
且F=qE=mgtan37°=mg,
“等效”场力G′==
mg
与T反向
“等效”场加速度g′=g
与重力场相类比可知,小球能在竖直面内完成圆周运动的临界速度位置在AO连线B处,
且最小的速度vB=
从B到A运用动能定理,可得:G′•2R=m
-
m
即mg•2R=
m
-
m•
解得:v0=,故AC正确,BD错误.
故选:AC.
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