- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
如图所示,偏转电场极板长L=1.6cm,两板间的距离d=0.50cm,极板的右端距离屏s=3.2cm.有一质量m=1.6×10-10kg的带电液滴,以20m/s的初速度垂直电场方向进入偏转电场.已知板间的电压U=8.0×103V,液滴打在屏上与原入射方向的偏转距z=2.0mm,如果不计液滴的重力,则:
(1)液滴的带电量大小是多少?
(2)要使液滴打到屏上的偏转距离扩大10%,请你分析提出一种可行的办法.
正确答案
解:(1)设液滴带电量的大小为q,液滴进入电场中做类平抛运动,水平方向做匀速运动,竖直方向做匀加速运动,则:
其刚出电场时的偏转量为:z1==
=
液滴出电场后做匀速直线运动,偏转的距离为:z2=at•=
•
•
=
因此z=z1+z2=(
+s)
则得:q=
代入数据解得:q=1.25×10-13C
(2)由z=(
+s)可知,U一定时,z与(
+s)成正比
由于 =1.1
故得屏与板之间的距离可增大为 s′=3.6cm
答:(1)液滴的带电量大小是1.25×10-13C.
(2)要使液滴打到屏上的偏转距离扩大10%,可将屏与板之间的距离可增大为 s′=3.6cm.
解析
解:(1)设液滴带电量的大小为q,液滴进入电场中做类平抛运动,水平方向做匀速运动,竖直方向做匀加速运动,则:
其刚出电场时的偏转量为:z1==
=
液滴出电场后做匀速直线运动,偏转的距离为:z2=at•=
•
•
=
因此z=z1+z2=(
+s)
则得:q=
代入数据解得:q=1.25×10-13C
(2)由z=(
+s)可知,U一定时,z与(
+s)成正比
由于 =1.1
故得屏与板之间的距离可增大为 s′=3.6cm
答:(1)液滴的带电量大小是1.25×10-13C.
(2)要使液滴打到屏上的偏转距离扩大10%,可将屏与板之间的距离可增大为 s′=3.6cm.
如图(a)所示,两平行正对的金属板A、B间加有如图(b)所示的交变电压,一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处.若在t0时刻释放该粒子,粒子会时而向A板运动,时而向B板运动,并最终打在A板上.则t0可能属于的时间段是( )
正确答案
解析
解:
A、若,带正电粒子先加速向B板运动、再减速运动至零;然后再反方向加速运动、减速运动至零;如此反复运动,每次向右运动的距离大于向左运动的距离,最终打在B板上,所以A错误.
B、若,带正电粒子先加速向A板运动、再减速运动至零;然后再反方向加速运动、减速运动至零;如此反复运动,每次向左运动的距离大于向右运动的距离,最终打在A板上,所以B正确.
C、若,带正电粒子先加速向A板运动、再减速运动至零;然后再反方向加速运动、减速运动至零;如此反复运动,每次向左运动的距离小于向右运动的距离,最终打在B板上,所以C错误.
D、若,带正电粒子先加速向B板运动、再减速运动至零;然后再反方向加速运动、减速运动至零;如此反复运动,每次向右运动的距离大于向左运动的距离,最终打在B板上,所以D错误.
故选B.
如图所示是示波器原理图.电子经电压为U1的电场加速后,射入电压为U2的偏转电场,离开偏转电场后电子打在荧光屏上的P点,离荧光屏中心O的侧移为y.单位偏转电压引起的偏转距离(
)称为示波器的灵敏度.下列哪些方法可以提高示波器的灵敏度( )
正确答案
解析
解:电子经加速后动能为:=eU1
加速后的速度为:
经偏转电场的时间为:
出偏转电场的偏转位移为:
=
以此示波器的灵敏度为:
可知要提高灵敏度一可以降低加速电压,故AB错误,
二可以增长偏转极板,故C正确,
增大极板间的距离d,示波器的灵敏度会降低,故D错误.
故选:C
电子束焊接机中的电子枪如图所示,K为阴极,A为阳极,A上有一小孔,阴极发射的电子在阴极和阳极间的电场作用下聚集成一细束,以极高的速率穿过阳极版上的小孔,射到被焊接的金属上,使两块金属熔化而焊接在一起.设电于从阴极发射时的初速为零.已知电子电量为1.6×10-19C,若电子到达被焊接的金属时共有的动能为3.0×104eV.则两极间的电压U为( )
正确答案
解析
解:由动能定理可知:Ue=mv2;=Ek
解得:U==
=3×104V;
故选:C.
如图所示的装置,左半部为速度选择器,右半部为匀强的偏转电场.一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器,能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S2射出的离子,又沿着与电场垂直的方向,立即进入场强大小为E的偏转电场,最后打在照相底片D上.已知同位素离子的电荷量为q(q>0),速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E0的匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场,照相底片D与狭缝S1、S2的连线平行且距离为L,忽略重力的影响.
(1)求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小;
(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x,求出x与离子质量m之间的关系式(用E0、B0、E、q、m、L示).
正确答案
解:(1)能从速度选择器射出的离子应满足受到的电场力和洛伦兹力大小相等,方向相反,则有:
qE0=qv0B0
解得:
(2)离子进入匀强偏转电场E后做类平抛运动,则有:
水平方向:x=v0t
竖直方向:
离子在电场中只受电场力作用,由牛顿第二定律得:qE=ma
联立以上各式解得:.
答:(1)从狭缝S2射出的离子速度v0的大小为.
(2)x与离子质量m之间的关系式为.
解析
解:(1)能从速度选择器射出的离子应满足受到的电场力和洛伦兹力大小相等,方向相反,则有:
qE0=qv0B0
解得:
(2)离子进入匀强偏转电场E后做类平抛运动,则有:
水平方向:x=v0t
竖直方向:
离子在电场中只受电场力作用,由牛顿第二定律得:qE=ma
联立以上各式解得:.
答:(1)从狭缝S2射出的离子速度v0的大小为.
(2)x与离子质量m之间的关系式为.
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