- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
如图所示,一束电子流在经U1=5000V的电压加速后,沿偏转极板的中线进入偏转电场中,已知偏转极板的长度L=5.0cm,间距d=1.0cm.试问:要使电子能从偏转极板顺利飞出,偏转电压U2不能超过多少?
正确答案
解:粒子能飞出电场的条件为:竖直方向的位移小于或等于,
即
由粒子在电场中做类平抛运动,则有
由牛顿第二定律,则
匀速运动,则有
根据粒子在电场中加速运动,由动能定理,得
则有,
联立得到:U2=400V
答:要使电子能从偏转极板顺利飞出,偏转电压U2不能超过400V.
解析
解:粒子能飞出电场的条件为:竖直方向的位移小于或等于,
即
由粒子在电场中做类平抛运动,则有
由牛顿第二定律,则
匀速运动,则有
根据粒子在电场中加速运动,由动能定理,得
则有,
联立得到:U2=400V
答:要使电子能从偏转极板顺利飞出,偏转电压U2不能超过400V.
(2015秋•龙岩校级月考)如图甲所示,A、B是一对平行金属板.A板的电势φA=0,B板的电势φB随时间的变化规律为如图乙所示,现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区内.电子的初速度和重力的影响均可忽略,则( )
正确答案
解析
解:A、电子在t=0时刻进入时,在一个周期内,前半个周期受到的电场力向右,向右做加速运动,后半个周期受到的电场力向左,继续向右做减速运动,T时刻速度为零,接着周而复始,所以电子一直向B板运动,一定会到达B板.故A错误.
B、若电子是在t=时刻进入时,在一个周期内:在
~T,电子受到的电场力向左,向左做加速运动,在T~
内,受到的电场力向右,继续向左做减速运动,
时刻速度为零,接着周而复始,所以电子一直向A板运动,一定不会到达B板.故B正确.
C、若电子是在t=时刻进入时,在
~
,电子受到的电场力向右,向右做加速运动,在
~
,受到的电场力向左,继续向右做减速运动,
时刻速度为零,在
~T,电子受到的电场力向左,向左做加速运动,在T~
,受到的电场力向左,继续向左做减速运动,
时刻速度为零,完成了一个周期的运动,在一个周期内,向右的位移大于向左的位移,所以总的位移向右,接着周而复始,最后穿过B板.故C正确;
D、若电子是在t=时刻进入时,与在t=
时刻进入时情况,在运动一个周期时间内,时而向B板运动,时而向A板运动,总的位移向左,最后穿过A板.故D错误.
故选:BC
质量m=5×10-6kg的带电小球以v0=2m/s的速度从水平放置的平行金属板A、B中央水平飞入板间,如图所示,已知板长L=10cm,板间距离d=2cm,当UAB=1000V时,带电粒子恰好沿直线穿过板间,则:
(1)该小球带什么电?电荷量是多少?
(2)当板间电压多大时,此带小球恰好能A板右侧边缘飞出?
正确答案
解:(1)小球沿直线运动,有:,
解得q=,
电场的方向向下,可知小球带负电.
(2)小球在复合场中做类平抛运动的时间t=,
根据,a=
,
代入数据,联立解得U=1800V.
答:(1)该小球带负电,电荷量是10-9C.
(2)当板间电压为1800V时,此带小球恰好能A板右侧边缘飞出.
解析
解:(1)小球沿直线运动,有:,
解得q=,
电场的方向向下,可知小球带负电.
(2)小球在复合场中做类平抛运动的时间t=,
根据,a=
,
代入数据,联立解得U=1800V.
答:(1)该小球带负电,电荷量是10-9C.
(2)当板间电压为1800V时,此带小球恰好能A板右侧边缘飞出.
来自质子源的质子(初速度为零),经一直线加速器加速,形成电流I的细柱形质子流,巳知质子源与靶间的距离为d,质子质量为m,电荷量为e.假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,且质子源到靶之间的电压为U,则质子源与靶间的质子数为( )
正确答案
解析
解:距离为d,设速度为v,则时间t=,
质子在电场力作用下,根据动能定理,则有
电流为I,则在t时间内通过的电量为q=It
所以质子数目N=,故B正确,ACD错误;
故选B
如图所示,水平放置的平行金属板a和b分别与电源的两极相连.a、b板的中央沿竖直方向各有一个小孔,闭合开关S后,带正电的液滴从小孔的正上方P点由静止自由落下,到达b板小孔时的速度为ν1.现保持b板不动,在开关S仍闭合或断开的两种情况下,调节a板向上或向下平移一小段距离后,让相同的液滴仍从P点自由落下,液滴到达b板小孔时的速度为ν2.则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、闭合开关S后,带正电的液滴从小孔的正上方P点由静止自由落下,到达b板小孔时的速度为ν1,根据动能定理,有:
mgH-qU= ①
A、若电键K保持闭合,向下移动a板,由动能定理,有:
mgH′-qU′= ②
由于H′=H,U′=U,故v2=v1,故A错误;
B、若电键K闭合一段时间后再断开,向下移动a板,电容带电量不变,电场强度E=,不变,故电场力不变,故电场力做的负功减小,由动能定理得液滴速度变大,即v2>v1,故B正确;
C、若电键K保持闭合,无论向上或向下移动a板,重力与电场力所做的功不变,由动能定理可知,液滴速度不变,即v2=v1,故C正确;
D、若电键K闭合一段时间后再断开,向上移动a板,重力做功不变,电场力做功增加,由动能定理可知,液滴速度变小,即v2<v1;如果向下移动a板,重力做功不变,电场力做功变小,由动能定理可知,小球速度变大,即v2>v1,故D错误;
故选:BC.
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