- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
C为平行板电容器,虚线到两极板距离相等,极板间电压U=5.4V,极板长L1=8.0×10-2m,两板间距d=1.0×10-2m.S为光屏,与极板垂直,到极板左端的距离L2=0.16m.有一电子沿图中虚线以速度V0=8.0×106m/s射入电容器中.已知电子电荷量e=1.6×10-19C,电子质量m=9.0×10-31kg.求
(1)电子飞出电容器C时的偏转量y1.
(2)电子到达光屏S上时,它离O点的距离y(保留两位有效数字).
正确答案
解:(1)设电子在极板间穿行时加速度大小为a,穿过C的时间为t1,穿出时电子偏转的距离为y1,则:
水平方向有:L1=v0t1;
竖直方向有:y1=a
=
•
联立得:y1==
=4.8×10-3m
(2)电子离开电场时竖直分速度为:vy=at1=•
,
偏转角度的正切为:tanθ==
根据数学知识得,电子到达光屏S上时,它离O点的距离为:
y=y1+L2tanθ=+L2
=
(
)=
×(4×10-2+0.16)m=2.4×10-2m.
答:
(1)电子飞出电容器C时的偏转量y1为4.8×10-3m.
(2)电子到达光屏S上时,它离O点的距离y为2.4×10-2m.
解析
解:(1)设电子在极板间穿行时加速度大小为a,穿过C的时间为t1,穿出时电子偏转的距离为y1,则:
水平方向有:L1=v0t1;
竖直方向有:y1=a
=
•
联立得:y1==
=4.8×10-3m
(2)电子离开电场时竖直分速度为:vy=at1=•
,
偏转角度的正切为:tanθ==
根据数学知识得,电子到达光屏S上时,它离O点的距离为:
y=y1+L2tanθ=+L2
=
(
)=
×(4×10-2+0.16)m=2.4×10-2m.
答:
(1)电子飞出电容器C时的偏转量y1为4.8×10-3m.
(2)电子到达光屏S上时,它离O点的距离y为2.4×10-2m.
如图所示,质量相同的两个带点粒子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,他们最后打在同一点(不计P、Q的重力以及它们间的相互作用力),则从开始射入到达到上极板的过程中,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、垂直于电场方向粒子不受力,做匀速直线运动,位移相等,速度相等,则运动时间相等,故A错误;
B、平行电场方向受到电场力,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 ①
由于两带电粒子平行电场方向分位移之比为yP:yQ=1:2,
根据牛顿第二定律,有:qE=ma…②
由①②两式解得:q=
由m、E、t相等,则知它们所带的电荷量之比 qP:qQ=yP:yQ=1:2,故B错误;
C、电势能的减小量等于电场力做的功,即△E=qEy,因为竖直位移之比是1:2,电荷量之比也是1:2,所以电场力做功之比为1:4,
它们电势能减少量之比△EM:△EN=1:4.故C错误;
D、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D正确;
故选:D.
图中竖直平面xOy内存在有竖直向下的电场,带电小球以初速度v0从O点沿x轴水平射入,恰好通过平面中的A点,OA连线与Ox夹角为30°,已知小球质量为m,则带电小球通过A点时的动能为( )
正确答案
解析
解:小球做类平抛运动,tan30°==
,所以
,在A点的动能为
=
故选:A
有一电子由静止开始经电压U1加速后,进入两块间距为d,电压为U2的平行金属板间,若电子从两板正中间垂直电场方向射入,且正好能穿出电场,设电子的电量为e,质量为m.(重力不计)求:
(1)电子刚进入U2电场时的初速度V0
(2)金属板的长度L
(3)电子离开电场时的动能.
正确答案
解:(1)设电子飞离加速电场时速度为v,由动能定理有:
eU1=mv2
解得:v=…①
(2)电子在平行板间运动的时间为:t=…②
电子在平行板间的加速度为:a=…③
电子的偏转的距离为:y=d=
at2…④
由①②③④解得:L=d.
(3)设电子穿过电场时的动能为Ek,根据动能定理为:
Ek=eU1+e=e(U0+
).
答:(1)电子刚进入U2电场时的初速度为
(2)金属板AB的长度为d.
(2)电子穿出电场时的动能为e(U1+).
解析
解:(1)设电子飞离加速电场时速度为v,由动能定理有:
eU1=mv2
解得:v=…①
(2)电子在平行板间运动的时间为:t=…②
电子在平行板间的加速度为:a=…③
电子的偏转的距离为:y=d=
at2…④
由①②③④解得:L=d.
(3)设电子穿过电场时的动能为Ek,根据动能定理为:
Ek=eU1+e=e(U0+
).
答:(1)电子刚进入U2电场时的初速度为
(2)金属板AB的长度为d.
(2)电子穿出电场时的动能为e(U1+).
如图,匀强电场的方向水平向右.一个质量为m,电荷量为+q的小球,以初速度v0从a点竖直向上射入电场中,小球通过电场中的b点时速度为2v0,方向恰好水平向右,(已知重力加速度为g)求:
(1)a、b两点间的距离lab.
(2)a、b两点间的电势差Uab.
正确答案
解:((1)设小球从a运动到b点的时间为t,故小球竖直和水平方向的加速度大小分别为
可得,ax=2ay; ①
设小球在竖直和水平方向的位移分别为y、x,有运动学公式得
,
,
解得:x=2y ②
又因为:,所以,
③
故a、b两点间的距离 ④
(2)由ax=2ay可得小球所受电场力:Eq=2mg ⑤
a、b两点间的电势差 ⑥
答:
(1)a、b两点间的距离lab为.
(2)a、b两点间的电势差Uab为.
解析
解:((1)设小球从a运动到b点的时间为t,故小球竖直和水平方向的加速度大小分别为
可得,ax=2ay; ①
设小球在竖直和水平方向的位移分别为y、x,有运动学公式得
,
,
解得:x=2y ②
又因为:,所以,
③
故a、b两点间的距离 ④
(2)由ax=2ay可得小球所受电场力:Eq=2mg ⑤
a、b两点间的电势差 ⑥
答:
(1)a、b两点间的距离lab为.
(2)a、b两点间的电势差Uab为.
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