- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
如图所示,两个板长均为L的平板电极平行正对放置,相距为d,极板之间的电势差为U,板间电场可以认为是均匀的.一个质子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边缘.已知质子电量为e,质子的质量为m,忽略重力和空气阻力的影响,求:
(1)极板间的电场强度E;
(2)质子的初速度v0.
正确答案
解:(1)板间场强为:E=
(2)质子受到的电场力为:F=eE=
质子的加速度为a==
α粒子在两板间做类平抛运动
沿初速度方向:L=v0t 垂直于初速度方向:d=at2
联立解得初速度为v0=
答:(1)极板间的电场强度E=;
(2)质子的初速度v0=.
解析
解:(1)板间场强为:E=
(2)质子受到的电场力为:F=eE=
质子的加速度为a==
α粒子在两板间做类平抛运动
沿初速度方向:L=v0t 垂直于初速度方向:d=at2
联立解得初速度为v0=
答:(1)极板间的电场强度E=;
(2)质子的初速度v0=.
如图所示,平面O点放一电量为Q的正点电荷,虚线圆以O为圆心,半径为R,现在圆周上P处放电荷量为q的负离子并且加上如图所示的匀强电场(以电场线表示)时,它正好平衡;则图中虚线圆上M点的场强EM=______;负离子从P到M电势能改变的值是______,增加还是减少______.
正确答案
增加
解析
解:设匀强电场的场强大小为E.
据题意,电荷量为q的负离子放在a点时恰好平衡,则得:qE=,得 E=
;
在M点,Q产生的场强大小为 E1=,方向竖直向下;匀强电场场强大小E=
,方向水平向右,所以根据电场的叠加,由平行四边形定则得:
M点的场强EM=E=
.
负离子从P到M电势能改变的值,点电荷对负离子的电场力不做功,只有匀强电场的电场力做功,做功为 W=qER=×R=
因为电场力做负功,所以离子的电势能增加.
故答案为:;
,增加.
如图所示,电子由静止开始从A板向B板运动,当到达B极板时速度为v,保持两板间电压不变,则( )
正确答案
解析
解:A、根据动能定理研究电子由静止开始从A板向B板运动列出等式:
qU=mv2
v=
v与两板间距无关,所以当改变两板间距离时,v不变,故A、B错误C正确;
D、由于两极板之间的电压不变,所以极板之间的场强为E=
电子的加速度为a= 电子在电场中一直做匀加速直线运动,由d=
at2
所以电子加速的时间为t=d由此可见,当增大两板间距离时,电子在两板间的运动时间增大,故D正确.
故选CD.
如图所示,一群速率不同的一价离子从A、B两平行极板正中央水平射入偏转电场,A、B间电压为U,间距为d;C为竖直放置、并与A、B间隙正对的金属档板,中心在A、B中线上;屏MN足够大.若A、B极板长为L,C到极板的距离也为L,C的高为d.不考虑离子所受重力,元电荷为e.求
(1)若离子的初速度为v0,写出离子射出A、B板时的侧移距离y的表达式;
(2)初动能范围是多少的离子才能打到屏MN上.
正确答案
解:(1)偏转电场的场强大小为:E=①
离子所受电场力:F=Eq②
离子的加速度为:F=ma③
由①②③解得:a=④
设离子的质量为m,初速度为v0,离子射出电场的时间t为:L=v0t⑤
射出电场时的偏转距离y为:y=⑥
由④⑤⑥解得:y=
⑦
(2)离子射出电场时的竖直分速度vy=at⑧
射出电场时的偏转角:tanφ=⑨
由④⑤⑧⑨得:tanφ=⑩
离子射出电场时做匀速直线运动
要使离子打在屏MN上,需满足:y<,Ltanφ+y>
由⑦⑩可得:
答:(1)侧移距离y的表达式为y=;
(2)初动能范围是
解析
解:(1)偏转电场的场强大小为:E=①
离子所受电场力:F=Eq②
离子的加速度为:F=ma③
由①②③解得:a=④
设离子的质量为m,初速度为v0,离子射出电场的时间t为:L=v0t⑤
射出电场时的偏转距离y为:y=⑥
由④⑤⑥解得:y=
⑦
(2)离子射出电场时的竖直分速度vy=at⑧
射出电场时的偏转角:tanφ=⑨
由④⑤⑧⑨得:tanφ=⑩
离子射出电场时做匀速直线运动
要使离子打在屏MN上,需满足:y<,Ltanφ+y>
由⑦⑩可得:
答:(1)侧移距离y的表达式为y=;
(2)初动能范围是
如图所示,平行板电容器的电容为C,带电荷量为Q,板间距离为d,今在两板的中点
d处放一电荷q,则它所受电场力的大小为( )
正确答案
解析
解:两极板间的电势差为:U=,
则两极板间的电场强度为:E=,
电荷q所受的电场力为:F=qE=.
故选:A
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