- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
如图所示,质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中,P从两极板正中央射入,Q从下极板边缘处射入,它们最后打在上板同一点(重力不计),则以下说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:AD、平行电场方向受到电场力作用,做初速度为零的匀加速直线运动,根据位移时间关系公式,有:y=at2,解得:a=
…①,
由于两带电粒子平行电场方向分位移之比为:yP:yQ=1:2,所以aQ=2aP,故D正确;
根据牛顿第二定律,有:qE=ma…②,
由①②两式解得:q=,所以它们所带的电荷量之比qP:qQ=1:2,故A正确;
B、根据动能定理,有:qEx=△Ek,而:qP:qQ=1:2,xP:xQ=1:2,所以动能增加量之比:△EkP:△EkQ=1:4,故B错误;
C、垂直电场方向不受力,做匀速直线运动,位移相等,速度相等,由x=vt得知,运动的时间相等,故C错误;
故选:AD.
(2015秋•枣庄期末)如图所示,在平行板电容器之间有匀强电场,一带电粒子(重力不计)以速度v0垂直电场线射入电场,经过时间t1穿越电场,粒子的动能由EK增加到2EK;若这个带电粒子以速度2v0垂直进入该电场,经过时间t2穿越电场.求:
(1)带电粒子两次穿越电场的时间之比t1:t2;
(2)带电粒子第二次穿出电场时的动能.
正确答案
解:设平行板电容器板长为L.
(1)粒子水平方向做匀速直线运动,则有
第一次:L=v0t1
第二次:L=2v0t2
得到,t1:t2=2:1
(2)根据动能定理得
第一次:qEy1=2EK-EK;①
第二次:qEy2=EK′-4EK;②
由y1=,
,t1:t2=2:1 得,y1:y2=4:1,
代入①②得,Ek′=
答:
(1)带电粒子两次穿越电场的时间之比t1:t2为2:1.
(2)带电粒子第二次穿出电场时的动能是.
解析
解:设平行板电容器板长为L.
(1)粒子水平方向做匀速直线运动,则有
第一次:L=v0t1
第二次:L=2v0t2
得到,t1:t2=2:1
(2)根据动能定理得
第一次:qEy1=2EK-EK;①
第二次:qEy2=EK′-4EK;②
由y1=,
,t1:t2=2:1 得,y1:y2=4:1,
代入①②得,Ek′=
答:
(1)带电粒子两次穿越电场的时间之比t1:t2为2:1.
(2)带电粒子第二次穿出电场时的动能是.
如图,左侧为加速电场,右侧为偏转电场,加速电场的加速电压是偏转电场电压的k倍,有一初速为零的电荷经加速电场加速后,从偏转电场两板正中间垂直电场方向射入,且正好能从极板下边缘穿出电场,不计电荷的重力,则偏转电场长宽之比
的值为( )
正确答案
解析
解:设加速电压为kU,偏转电压为U,对直线加速过程,根据动能定理,有:
q(kU)= ①
对类似平抛运动过程,有:
l=vt ②
=
③
联立解得:
=
故选:B.
图中画的是示波管的示意图,要使屏上的光点P向下偏移的距离增大,可采用的办法是( )
①增大加速电压U1 ②减小加速电压U1
③增大偏转电压U2 ④减小偏转电压U2.
正确答案
解析
解:电子在加速电场中加速,由动能定理得:eU1=mv02-0,
电子进入偏转电场后做类平抛运动,水平方向:L=v0t,
竖直方向的偏移量:y=at2=
t2,
解得:y=,由此可知:增大U2、L或减小U1、d都可以增加偏移量y,
都可以使屏上的光点P向下偏移的距离增大,故②③正确,①④错误,故B正确;
故选:B.
两个电荷量相等粒子q1和q2,质量分别为m1和m2(m1>m2),从平行板电容器中点沿垂直电场方向以相同的速度射入,两粒子离开电容器时的位置距初速度方向的距离分别为y1和y2,则y1______y2(填“大于”或“小于”)(粒子重力不计,电容器内部可视为匀强电场)
正确答案
小于
解析
解:粒子在电场中的加速度a=,在电场中的运行时间t=
,
则粒子的偏转位移y=.
因为初速度相同,电量相等,m1>m2,则y1<y2.
故答案为:小于
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