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题型:简答题
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简答题

如图所示,有一半圆弧光滑轨道,半径为R,在与圆心等高的位置静止放置一个带+q的小球A,其质量为m,M、N之间有一方向水平向左的匀强电场E(M、N距离无限长),让小球A自由滚下进入匀强电场区域,水平面也是光滑的,求小球第一次速度为零时距M的位置.

正确答案

解:对小球,由动能定理得:

mgR-qEx=0-0,

解得:x=

答:小球第一次速度为零时距M的位置为

解析

解:对小球,由动能定理得:

mgR-qEx=0-0,

解得:x=

答:小球第一次速度为零时距M的位置为

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题型:简答题
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简答题

要使一质量为m,电荷量为+Q的小球被沿水平直线加速,需要外加一匀强电场,如图,已知平行板间距为d,与水平夹角为θ,要使此小球从A板左端沿直线从静止沿水平方向被加速,恰从B板的右端射出,求两金属板所加电压U是多少?小球被加速后的速度是多大?

正确答案

解:对小球进行受力分析,由题意可知合力应水平向右,故竖直方向上有:

qEcosθ=mg,

即:E=

又U=Ed,则得:U=

由动能定理得:qU=

则有:v=

答:两金属板间所加电压U为,小球从B板右端射出时的速度为

解析

解:对小球进行受力分析,由题意可知合力应水平向右,故竖直方向上有:

qEcosθ=mg,

即:E=

又U=Ed,则得:U=

由动能定理得:qU=

则有:v=

答:两金属板间所加电压U为,小球从B板右端射出时的速度为

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简答题

如图所示,在光滑绝缘的水平面上,用长为2L的绝缘轻杆两个质量均为m的带电小球A和B,A球的带电量为+3q,B球的带电量为-4q,两球组成一带电系统.虚线MN与PQ平行且相距3L,开始时A和B分别静止于虚线MN的两侧,虚线MN恰为AB两球连线的垂直平分线.若视小球为质点,不计轻杆的质量,在虚线MN、PQ间加上水平向右的电场强度为E的匀强电场后.试求:

(1)B球刚进入电场时,带电系统的速度大小;

(2)带电系统向右运动的最大距离和此过程中B球电势能的变化量;

(3)带电系统运动的周期.

正确答案

解:(1)设B球刚进入电场时带电系统电度为v1,由动能定理得:

3qEL=

解得:

(2)带电系统向右运动分三段:B球进入电场前、带电系统在电场中、A球出电场.设A球离开PQ的最大位移为x,由动能定理得:

3qEL-qEL-4qEx=0

解得x=,则带电系统向右运动的最大距离为:s=

B球从刚进入电场到带电系统从开始运动到速度第一次为零时位移为

则电场力做功=0,则电势能的变化量△Ep=0.

(3)向右运动分三段,取向右为正方向,

第一段加速,

第二段减速,

设A球出电场电速度为v2,由动能定理得:

解得:v2=

=

第三段再减速则其加速度a3及时间t3为:=

所以带电系统运动的周期为:T=2(t1+t2+t3)=

答:(1)B球刚进入电场时,带电系统的速度大小为

(2)带电系统向右运动的最大距离为.此过程中B球电势能的变化量为0.

(3)带电系统运动的周期为

解析

解:(1)设B球刚进入电场时带电系统电度为v1,由动能定理得:

3qEL=

解得:

(2)带电系统向右运动分三段:B球进入电场前、带电系统在电场中、A球出电场.设A球离开PQ的最大位移为x,由动能定理得:

3qEL-qEL-4qEx=0

解得x=,则带电系统向右运动的最大距离为:s=

B球从刚进入电场到带电系统从开始运动到速度第一次为零时位移为

则电场力做功=0,则电势能的变化量△Ep=0.

(3)向右运动分三段,取向右为正方向,

第一段加速,

第二段减速,

设A球出电场电速度为v2,由动能定理得:

解得:v2=

=

第三段再减速则其加速度a3及时间t3为:=

所以带电系统运动的周期为:T=2(t1+t2+t3)=

答:(1)B球刚进入电场时,带电系统的速度大小为

(2)带电系统向右运动的最大距离为.此过程中B球电势能的变化量为0.

(3)带电系统运动的周期为

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简答题

有一电子从静止开始经电压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,设电子的电量大小为e质量为m.求:

(1)电子经电压U1加速后的速度v;

(2)电子在第二个电场中的运动时间;

(3)电子穿出右边电场时的动能.

正确答案

解:(1)电子的质量为m,由动能定理得:

解得:v=

(2)因为电子正好能穿出电场,则电子竖直偏移量为

由类平抛运动得:

解得:t=d

(3)由动能定理得:

答:(1)电子经电压U1加速后的速度v为

(2)电子在第二个电场中的运动时间为d

(3)电子穿出右边电场时的动能为:e(U1+U2).

解析

解:(1)电子的质量为m,由动能定理得:

解得:v=

(2)因为电子正好能穿出电场,则电子竖直偏移量为

由类平抛运动得:

解得:t=d

(3)由动能定理得:

答:(1)电子经电压U1加速后的速度v为

(2)电子在第二个电场中的运动时间为d

(3)电子穿出右边电场时的动能为:e(U1+U2).

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简答题

如图所示,一带电粒子先以某一速度在竖直平面内做匀速直线运动,经过一段时间后进入一磁场方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的圆形匀强磁场区域(图中未画出该磁场区域),粒子飞出磁场后垂直电场方向进入宽为L的匀强电场,电场强度的大小为E、方向竖直向上.当粒子穿出电场时速率变为原来的倍,已知带电粒子的质量为m、电荷量为q、重力不计,粒子进入磁场前的速度与水平方向成θ=60°角.求:

(1)粒子的电性;

(2)带电粒子在磁场中运动时的速度大小;

(3)该圆形磁场区域的最小面积.

正确答案

解:(1)粒子在磁场中所受的洛伦兹力方向斜向下,根据左手定则知,粒子带负电.

(2)设粒子在磁场中运动的速率为v0(即粒子以速率v0进入电场),在电场中的运动时间为t,飞出电场时速度的大小为v,

由类平抛运动规律有:L=v0t

qE=ma

vy=at

解得:

(3)如图所示,带电粒子在磁场中所受洛伦兹力提供向心力,设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R,圆形磁场区域的最小半径为r,则有:

解得:

由几何知识可知:r=Rsin30°

磁场区域的最小面积S=πr2

联立以上各式可得:

答:(1)粒子带负电.

(2)带电粒子在磁场中运动时的速度大小为

(3)该圆形磁场区域的最小面积为

解析

解:(1)粒子在磁场中所受的洛伦兹力方向斜向下,根据左手定则知,粒子带负电.

(2)设粒子在磁场中运动的速率为v0(即粒子以速率v0进入电场),在电场中的运动时间为t,飞出电场时速度的大小为v,

由类平抛运动规律有:L=v0t

qE=ma

vy=at

解得:

(3)如图所示,带电粒子在磁场中所受洛伦兹力提供向心力,设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R,圆形磁场区域的最小半径为r,则有:

解得:

由几何知识可知:r=Rsin30°

磁场区域的最小面积S=πr2

联立以上各式可得:

答:(1)粒子带负电.

(2)带电粒子在磁场中运动时的速度大小为

(3)该圆形磁场区域的最小面积为

下一知识点 : 带电粒子在电场中的偏转
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