- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
一电子经加速电压U1=5000V由静止加速后,沿着中线水平射入偏转极板间,如图所示,两板间距为d=1.0cm,板长L=5.0cm.要使电子能从偏转极板的另一端飞出,则偏转电压U2最大值不超过多少伏?(不计电子的重力)
正确答案
解:在加速电场中,由动能定理得:eU1=mv2-0,
电子在偏转电场中做类平抛运动,电子恰好飞出极板时:
水平方向:L=vt,
竖直方向最大偏移量:=
at2=
t2,
代入数据解得:U2=400V;
答:偏转电压U2最大值不超过400V.
解析
解:在加速电场中,由动能定理得:eU1=mv2-0,
电子在偏转电场中做类平抛运动,电子恰好飞出极板时:
水平方向:L=vt,
竖直方向最大偏移量:=
at2=
t2,
代入数据解得:U2=400V;
答:偏转电压U2最大值不超过400V.
一平行板电容器中存在匀强电场,电场沿竖直方向.两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同带正电的粒子K和P,速度关系为VK=2Vp,粒子均从电容器的A点水平射入两平行板之间,测得K和P与平行板的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1:2.如图,若不计粒子的重力,则K和P的比荷之比是( )
正确答案
解析
解:两带电粒子都做类平抛运动,水平方向匀速运动,有x=vt,垂直金属板方向做初速度为零的匀加速直线运动,有y=at2,
电荷在电场中受的力为F=Eq,根据牛顿第二定律有F=ma,
联立解得:=
,
因为两粒子在同一电场中运动,E相同,初速度关系为VK=2Vp,侧位移相同,
所以比荷与水平位移的平方成反比,与初速度的平方成正比.所以比荷之比为16:1,故D正确,ABC错误.
故选D.
如图,两个相同极板Y与Y′的长度L=6.0cm,相距d=2cm,极板间的电压U=200V.一个电子沿平行于板面的方向射入电场中,射入时的速度v0=3.0×107m/s.把两板间的电场看做匀强电场,求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y和偏转的角的正切值是多少?已知电子的比荷为1.76×1011C/kg.
正确答案
解:电子做类似平抛运动,根据分运动公式,有
电子在极板中的运动时间为:t=
电子在极板中加速度为:a=
电子经过电极后的偏转距离为:y=at2
可解得:y==
=0.0035m=0.35cm;
电子出极板时的偏角为θ,则:tanθ==
=
=
≈0.02
答:电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y为0.35cm,偏转的角的正切值是0.02.
解析
解:电子做类似平抛运动,根据分运动公式,有
电子在极板中的运动时间为:t=
电子在极板中加速度为:a=
电子经过电极后的偏转距离为:y=at2
可解得:y==
=0.0035m=0.35cm;
电子出极板时的偏角为θ,则:tanθ==
=
=
≈0.02
答:电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y为0.35cm,偏转的角的正切值是0.02.
如图所示的匀强电场中,有a、b、c三点,ab间距离Lab=6cm,bc间距离Lbc=10cm,其中ab沿电场方向,bc和电场方向成60°角.一个带电量q=-4×10-8的负电荷从b点移到c点克服电场力做功2×10-6.求:
(1)匀强电场的电场强度为多大;
(2)该电荷从a点移到b点,该电荷的电势能的变化量;
(3)a、c两点间的电势差.
正确答案
解:(1)由U=知
Ubc==
V=50v
匀强电场电场强度为
E==1000N/C
(2)Wab=Eqlab=-2.4×10-6J
该电荷从a点移到b点,该电荷的电势能的增加了2.4×10-6J
(3)aB之间的电势差:Uab=Elab=60V
Uac=Uab+Ubc=110V
答:(1)匀强电场的电场强度为1000N/C;(2)该电荷从a点移到b点,该电荷的电势能增加了2.4×10-6J;(3)a、c两点间的电势差110V.
解析
解:(1)由U=知
Ubc==
V=50v
匀强电场电场强度为
E==1000N/C
(2)Wab=Eqlab=-2.4×10-6J
该电荷从a点移到b点,该电荷的电势能的增加了2.4×10-6J
(3)aB之间的电势差:Uab=Elab=60V
Uac=Uab+Ubc=110V
答:(1)匀强电场的电场强度为1000N/C;(2)该电荷从a点移到b点,该电荷的电势能增加了2.4×10-6J;(3)a、c两点间的电势差110V.
如图所示,倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面夹角θ,极板间距为d,带负电的微辟质量为m、带电量为q,从极板M的左边缘A处以初速度v0水平射入,沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出,则( )
正确答案
解析
解:A、由题分析可知,微粒做匀减速直线运动,动能减小.故A错误
B、由题分析可知,tanθ=,得a=gtanθ,故B错误
C、电场力做负功,电势能增加,微粒的电势能增加量△ɛ=,又△ɛ=qU,得到两极板的电势差U=
.故C正确,D错误.
故选:C.
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