- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
如图所示,水平放置的平行金属板A、B接在电压恒定的电源上.两个质量相等的带电粒子M和N,同时分别从极板A的边缘和两极板的正中央沿水平方向进入板间电场,它们恰好在板间某点相遇.若不考虑粒子的重力和它们之间的相互作用,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、从轨迹可以看出:yM>yN,故•所以:
因两个质量相等的带电粒子M和N,解得:qM>qN,故A正确;
B、因yM>yN,故,所以aM>aN,故B错误;
C、电场力的功为:W=qEd,电场强度E相同,M电荷量大,竖直分位移大,电场力对粒子M做功更多,故C正确;
D、从轨迹可以看出:xM>xN,故vMt>vNt,故vM>vN,故D错误;
故选:AC.
如图所示,在真空室中有一水平放置的不带电平行板电容器,板间距离为d,电容为C,上板B接地.现有大量质量均为m、带电量均为q的小油滴,以相同的初速度持续不断地从两板正中间沿图中虚线所示方向射入,第一滴油滴正好落到下板A的正中央P点.如果能落到A板的油滴仅有N滴,且第N+1滴油滴刚好能飞离电场,假定落到A板的油滴的电量能被板全部吸收,不考虑油滴间的相互作用,重力加速度为g,则( )
正确答案
解析
解:A、B、设以上述速度入射的带电粒子,最多能有n个落到下极板上.则第(N+1)个粒子的加速度为a,由牛顿运动定律得:
mg-qE=ma,
其中:E==
=
,
解得:a=g-,
第(N+1)粒子做匀变速曲线运动,竖直方向有:y=at22=
gt22,
第(N+1)粒子不落到极板上,则有关系:y≤,
联立以上公式得:N=;
故A错误,B正确;
C、D、第(N+1)粒子运动过程中重力和电场力做功等于粒子动能的增量,由动能定理得:W=mg-qE
,
解得:W=;故C正确,D错误;
故选:BC.
有一匀强磁场,磁感应强度的大小为1.2T,方向由南向北,如有一质子沿竖直向下的方向进入磁场,磁场作用在质子上的力为9.6×10-14N,则质子射入时的速度为______m/s将在磁场中向______偏转.(一个质子带一个单位正电荷)
正确答案
5×105
东
解析
解:质子所受洛伦兹力大小为:F=qvB,
质子速度:v==
=5×105m/s;
根据左手定则可知:质子在磁场中将向东偏转.
故答案为:5×105,东.
如图所示,两个相同的极板Y和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和偏转的角度θ.
正确答案
解:粒子做类似平抛运动,根据分运动公式,有:
x=v0t=l ①
y=at2 ②
其中:
a= ③
联立解得:
y==
×0.5×lO12×
=0.01m
偏转角度θ的正切值为:
tanθ==
=0.5×lO12×
=
答:带电粒子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y为0.01m,偏转角度θ的正切值为.
解析
解:粒子做类似平抛运动,根据分运动公式,有:
x=v0t=l ①
y=at2 ②
其中:
a= ③
联立解得:
y==
×0.5×lO12×
=0.01m
偏转角度θ的正切值为:
tanθ==
=0.5×lO12×
=
答:带电粒子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y为0.01m,偏转角度θ的正切值为.
(2015秋•龙泉驿区校级月考)如图所示,一质量为m、电荷量为q的小球在电场强度为E、区域足够大的匀强电场中,以初速度v0沿ON在竖直面内做匀变速直线运动.ON与水平面的夹角为30°,重力加速度为g,且mg=qE,选取初始位置O的电势为零,则( )
正确答案
解析
解:A、B小球做匀变速直线运动,合力应与速度在同一直线上,即在ON直线上,因mg=Eq,所以电场力Eq与重力关于ON对称,根据数学知识得:电场力qE与水平方向的夹角应为30°,受力情况如图一所示,合力沿ON方向向下,大小为mg,所以加速度为g,方向沿ON向下.故AB错误.
C、经对A的分析可知,小球做匀减速直线运动,由运动学公式可得最大位移为 x=,则最大高度为h=xsin30°=
.故C错误.
D、若小球在初始位置的电势能为零,在减速运动至速度为零的过程中,小球克服电场力做功和克服重力做功是相等的,由能量的转化与守恒可知,小球的初动能一半转化为电势能,一半转化为重力势能,初动能为,小球的最大电势能为
,故D正确.
故选:D.
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