- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后,速度最大的是( )
正确答案
解析
解:根据动能定理得:,
解得:v=,
因为质子的比荷最大,可知质子的速度最大.
故选:A.
如图所示,两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中,轨道两端在同一高度上,轨道是光滑的而且绝缘,两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放,a、b为轨道的最低点,则( )
正确答案
解析
解:小球在磁场中运动,在最低点进行受力分析可知:
Fa-mg-Bqva=m
解得:Fa=m+mg+Bqva…①
小球在电场中运动,在最低点受力分析可知:
Fb-mg=
解得:Fb=+mg…②
AB、由于小球在磁场中运动,磁场力对小球不做功,整个过程中小球的机械能守恒;而小球在电场中运动受到的电场力对小球做负功,到达最低点时的速度的大小较小,故A正确,B错误;
C、因为va>vb,结合①②可知:Fa>Fb,故C错误;
D、由于小球在磁场中运动,磁场力对小球不做功,整个过程中小球的机械能守恒,所以小球可以到达轨道的另一端,而电场力做小球做负功,所以小球在达到轨道另一端之前速度就减为零了,故不能到达最右端,故D错误.
故选:A.
如图所示,从炽热的金属丝漂出的电子(速度可视为零),其质量为m,电荷量为e,经加速电场加速后沿偏转电场的轴线MN垂直电场线射入偏转电场中,加速电场两极间的电势差为U1,偏转电场两极板间的电势差为U2,偏转电场两极板的长度均为L,板间距离为d,电子的重力不计.在满足电子能射出偏转电场的条件下,求:
(1)电子离开加速电场后的速度;
(2)电子刚射出电场时的转偏角.
正确答案
解:(1)设电子由加速电场加速后的速度为v.
电子在加速电场中运动过程,由动能定理得:
eU1=
解得,v=.
(2)电子进入偏转电场后做匀变速曲线运动,沿极板方向做匀速直线运动,沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动,则有:
水平方向有:L=vt
竖直方向有:a==
=
vy=at
电子刚离开偏转电场时的偏转角正切为:tanα=
由以上各式解得:电子刚离开偏转电场时偏转角的正切为:tanα=,则 α=arctan
.
答:(1)电子离开加速电场后的速度为;(2)电子刚射出电场时的转偏角为arctan
.
解析
解:(1)设电子由加速电场加速后的速度为v.
电子在加速电场中运动过程,由动能定理得:
eU1=
解得,v=.
(2)电子进入偏转电场后做匀变速曲线运动,沿极板方向做匀速直线运动,沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动,则有:
水平方向有:L=vt
竖直方向有:a==
=
vy=at
电子刚离开偏转电场时的偏转角正切为:tanα=
由以上各式解得:电子刚离开偏转电场时偏转角的正切为:tanα=,则 α=arctan
.
答:(1)电子离开加速电场后的速度为;(2)电子刚射出电场时的转偏角为arctan
.
如图所示,水平放置的平行金属板充电后板间形成匀强电场,板间距离为d,一个带负电的液滴带电量大小为q,质量为m,从下板边缘射入电场,沿直线到达上板边缘,则( )
正确答案
解析
解:A、液滴进入竖直方向的匀强电场中,所受的电场力方向竖直向上或竖直向下,因为微粒做直线运动,可知,电场力方向必定竖直向上,而且电场力与重力平衡,液滴做匀速直线运动.故A正确,B错误;
C、液滴从上极板运动到下极板的过程中,由动能定理得:qU-mgd=0-0,解得:U=,故C错误;
D、由动能定理得:qU-mgd=0-0,电场力做功:W=qU=mgd,电场力做正功,电视呢减小,电势能减少了mgd,故D错误;
故选:A.
如图所示,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所示.电子原来静止在左极板小孔处.(不计重力作用)下列说法中正确的是( )
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T内,电子受到的电场力向右,电子向右做匀加速直线运动;后
T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,t=T时速度恰好为零.接着周而复始,所以电子一直向右做单向直线运动,直到打在右板上.故A正确,B错误;
C、若两板距离足够大时,从t=时刻释放电子,在
-
内,电子向右做匀加速直线运动;在
-
T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,
T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-
T内电子受到向右的电场力,向左做匀减速运动,在
T时刻速度减为零;接着重复.可知若两板距离足够大时,电子可能在两板间振动,若极板间距较小时,电子可能打在极板上.故C错误;
D、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,如果板间距小,电子能直接打在右极板上.若板间距离较大,由于一个周期内向左运动的位移大于向右运动的位移,所以电子最终可能从左极板的小孔离开电场.故D错误.
故选:A
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