- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
两个半径均为R的圆形平板电极,平行正对放置,相距为d,极板间的电势差为U,板间电场可以认为是均匀的,一个a粒子(即氦原子核He)从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间,到达负极板时恰好落在极板中心.已知质子电荷为e,质子和中子的质量均为m,忽略重力和空气阻力影响.求a粒子的初速度v0.
正确答案
解:α粒子做类平抛运动,则有
R=v0t
d=
根据牛顿第二定律得:
a==
=
得:v0=
答:α粒子的初速度v0是.
解析
解:α粒子做类平抛运动,则有
R=v0t
d=
根据牛顿第二定律得:
a==
=
得:v0=
答:α粒子的初速度v0是.
如图所示,竖直放置的两个平行金属板间有匀强电场,在两板之间等高处有两个质量相同的带电小球(不计两带电小球之间的电场影响),P小球从紧靠左极板处由静止开始释放,Q小球从两极板正中央由静止开始释放,两小球沿直线运动都打到右极板上的同一点,则从开始释放到打到右极板的过程中( )
正确答案
解析
解:A、两小球在竖直方向都做自由落体运动,竖直分位移相等,由h=gt2,得到时间相等,故A错误;
B、两球的水平分运动都是初速度为零的匀加速运动,根据牛顿第二定律,有
qE=ma ①
根据位移时间关系公式,有
x=at2 ②
由①②两式解得
x=t2
由于两球的水平分位移之比为2:1,故电量之比为2:1,故B正确;
C、根据动能定理,有
mgh+qEx=△Ek
由于h未知,故C错误;
D、电场力做功等于电势能的减小量,故
△Ep减=qEx
由B选项分析可知,水平分位移之比为2:1,电量之比也为2:1,故电势能减小量之比为4:1,故D正确;
故选BD.
如图所示,两带电平行金属板A、B间的电场为匀强电场,场强E=4.0×102V/m,两板相距d=16cm,板长L=30cm.一带电量q=1.0×10-16C、质量m=1.0×10-22㎏的粒子沿平行于板方向从两板的正中间射入电场后向着B板偏转,不计带电粒子所受重力,(tan28°=0.53)求:
(1)粒子带何种电荷?
(2)要使粒子能飞出电场,粒子飞入电场时的速度v0至少为多大?
(3)粒子飞出电场时的最大偏角为多大?
正确答案
解:(1)由于B板带负电,粒子向B板偏转,说明粒子带正电
(2)在粒子偏转到B板之前飞出电场.
竖直方向:=
=
t2
得:t=
水平方向:v0==L
=1.5×104m/s
所以要使粒子能飞出电场,粒子飞入电场时的速度v0至少为1.5×104m/s;
(3)设粒子飞出电场的最大偏角为θ,则有:
所以θ=28°
答:(1)粒子带正电;
(2)要使粒子能飞出电场,粒子飞入电场时的速度v0至少为1.5×104m/s.
(3)粒子飞出电场时的最大偏角为28°.
解析
解:(1)由于B板带负电,粒子向B板偏转,说明粒子带正电
(2)在粒子偏转到B板之前飞出电场.
竖直方向:=
=
t2
得:t=
水平方向:v0==L
=1.5×104m/s
所以要使粒子能飞出电场,粒子飞入电场时的速度v0至少为1.5×104m/s;
(3)设粒子飞出电场的最大偏角为θ,则有:
所以θ=28°
答:(1)粒子带正电;
(2)要使粒子能飞出电场,粒子飞入电场时的速度v0至少为1.5×104m/s.
(3)粒子飞出电场时的最大偏角为28°.
一平行板电容器的两个极板水平放置,两极板间有一带电量不变的小油滴,油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比.若两极板间电压为零,经一段时间后,油滴以速率v匀速下降;若两极板间的电压为U,经一段时间后,油滴以速率v匀速上升.若两极板间电压为-U,油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是( )
正确答案
解析
解:若两极板间电压为零,经一段时间后,油滴以速率v匀速下降,有mg=kv,
若两极板间的电压为U,经一段时间后,油滴以速率v匀速上升,知电场力大于重力,有:q=mg+kv,
若两极板间电压为-U,则电场力方向向下,当油滴做匀速运动时,有kv′=mg+q,联立三式解得v′=3v,方向向下.故C正确,A、B、D错误.
故选:C.
如图所示,相距为d的两平行金属板M、N与电池组相连后,其间形成匀强电场,一带正电粒子从M极板边缘垂直于电场方向射入,并打在N极板的正中央.不计重力,现欲把N极板远离M极板平移,使原样射入的粒子能够射出电场,把闭合的电键断开后N极板至少移动的距离为______.
正确答案
3d
解析
解:断开S后,两极板间场强E不变,
于是d=;d+x2═
解得:x2=3d
故答案为:3d
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