- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
如图所示,在方向水平向右的匀强电场中,一不可 伸长的绝缘细线的一端连着一个带电量为q、质量为m的带正电的小球,另一端固定于O点.把小球拉起至细线与场强平行,然后无初速释放.小球摆到最低点的另一侧时线与竖直方向的最大夹角为θ,θ=37°.求:
(1)电场强度E的大小;
(2)小球经过最低点时对绳子的拉力.
正确答案
解:(1)对小球,由动能定理得:
mglcosθ-Eql(1+sinθ)=0,解得:;
(2)对小球,由动能定理得:mgl-qEl=mv2-0,
在最低点,由牛顿第二定律得:F-mg=m,
解得:F=2mg,由牛顿第三定律可知,
对绳子的拉力:F′=F=2mg,方向竖直向下;
答:(1)电场强度E的大小为;
(2)小球经过最低点时对绳子的拉力大小为2mg,方向竖直向下.
解析
解:(1)对小球,由动能定理得:
mglcosθ-Eql(1+sinθ)=0,解得:;
(2)对小球,由动能定理得:mgl-qEl=mv2-0,
在最低点,由牛顿第二定律得:F-mg=m,
解得:F=2mg,由牛顿第三定律可知,
对绳子的拉力:F′=F=2mg,方向竖直向下;
答:(1)电场强度E的大小为;
(2)小球经过最低点时对绳子的拉力大小为2mg,方向竖直向下.
一个初动能为Ek的带电粒子,以速度V垂直电场线方向飞入两块平行金属板间,飞出时动能为3Ek.如果这个带电粒子的初速度增加到原来的2倍,不计重力,那么该粒子飞出时动能为( )
正确答案
解析
解:设平行金属板的长度为L,板间距离为d,场强为E.
当初速度为v时,则有:
y=at2=
(
)2=
…①
根据动能定理得,qEy=3Ek-Ek,得:2Ek=…②
当初速度为2V时,同理可得:y′==
…③
电场力做功为 W′=qEy′=…④
由②④比较得:W′=0.5Ek
根据动能定理得:W′=Ek′-4Ek,得:
Ek′=4.5Ek
故选:A
如图所示,一个半径为R的绝缘光滑半圆环,竖直放在场强为E的匀强电场中,电场方向竖直向下.
在环壁边缘处有一质量为m,带有正电荷q的小球,从轨道顶端由静止开始下滑,求小球经过最低点时对环底的压力.
正确答案
解:小球由静止开始下滑的过程中,由动能定理得
mgR+qER= ①
小球经过最低点时,由重力、电场力和轨道的支持力的合力提供向心力,则有
N-mg-qE=m ②
联立①②得,轨道对小球的支持力N=3(mg+qE),则由牛顿第三定律知,小球经过最低点时对环底的压力N′=N=3(mg+qE).
答:小球经过最低点时对环底的压力为3(mg+qE).
解析
解:小球由静止开始下滑的过程中,由动能定理得
mgR+qER= ①
小球经过最低点时,由重力、电场力和轨道的支持力的合力提供向心力,则有
N-mg-qE=m ②
联立①②得,轨道对小球的支持力N=3(mg+qE),则由牛顿第三定律知,小球经过最低点时对环底的压力N′=N=3(mg+qE).
答:小球经过最低点时对环底的压力为3(mg+qE).
如图所示,A板射出的电子经电场加速后,水平射入水平放置的平行板电容器之间,电容器两极所加的电压为U,电子打在荧光屏P上某位置(不计电子的重力及阻力),现要使电子打在荧光屏上的位置上移,则下列做法可行的是( )
正确答案
解析
解:设加速电场电压为U1,在加速电场中,由动能定理得:eU1=mv02,
电子在偏转电场中做类平抛运动,在水平方向:L=v0t,在竖直方向:y=t2,解得:y=
;
A、仅将滑动触头向左移动,U1减小,y增大,电子打在荧光屏上的位置上移,故A正确;
B、仅将滑动触头向右移动,U1变大,y减小,电子打在荧光屏上的位置下移,故B错误;
C、仅增加水平放置的平行板电容器的间距d,偏移量y减小,电子打在荧光屏上的位置下移,故C错误;
D、固定水平放置的平行板电容器的长度l,仅增加其正对面积,y不变,电子打在荧光屏上的位置不变,故D错误;
故选:A.
电场中A、B两点间的电势差为U,一个静止于A点、电量为q的正点电荷,在电场力的作用下从A点移动到B点.电场力所做的功等于( )
正确答案
解析
解:
由电势差的定义式,可推导出带电粒子在电场中运动时电场力所做的功为W=qU,所以选项B正确,选项ACD错误.
故选B.
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