- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
如图所示的是示波管工作原理图:电子经电场加速后垂直射入偏转电场,若加速电压为U1,偏转电压为U2,偏转电场的极板长度与极板间的距离分别为L和d,取“单位偏转电压引起的偏转距离”来描述示波管的灵敏度(该距离越大则灵敏度越高),则下列哪种方法可使示波管的灵敏度提高( )
正确答案
解析
解:经加速电场后的速度为v,则:
所以电子进入偏转电场时速度的大小为:,
电子进入偏转电场后的偏转的位移为:y=at2=
=
,
所以示波管的灵敏度,
所以要提高示波管的灵敏度可以增大L,减小d和减小U1,所以D正确、ABC错误.
故选:D.
如图所示,ABCD为匀强电场中相邻的四个等势面,相邻等势面间距离为5cm.一个电子仅受电场力垂直经过电势为零的等势面D时,动能为15eV(电子伏),到达等势面A时速度恰好为零.则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电子到达等势面A时速度恰好减为零,说明电场力向下,负电荷受到的电场力方向与电场强度方向相反,故场强方向从D指向A,故A错误;
B、从D到A,动能减小15eV,故电场力做功-15eV,故有:WDA=-eEdDA=-15eV,解得E=,故B正确;
C、只有电场力做功,电势能和动能之和守恒,故:EkD+EpD=EkA+EpA,解得EPA=15eV;
匀强电场中,没前进相同距离电势变化相同,故EpC=5eV,故C正确;
D、运用逆向思维,到达A后,假设时间倒流,做初速度为零的匀加速直线运动,根据x=,通过1S、2S、3S的时间之比为
,故通过连续三段S时间之比为1:(
):(
),故D错误;
故选:BC.
如图所示,AB、CD为两平行金属板,A、B两板间电势差为U,C、D始终和电源相接,测得其间的场强为E.一质量为m,电荷量为q的带电粒子(重力不计)由静止开始,经AB加速后穿过CD发生偏转,最后打在荧光屏上.已知C、D极板长均为s,荧光屏距C、D右端的距离为L.问:
(1)粒子带正电还是带负电?
(2)粒子打在荧光屏上距O点下方多远处?
(3)粒子打在荧光屏上时的动能为多大?
正确答案
解:(1)电场力方向与电场线方向相同,所以粒子带正电.
(2)粒子在加速电场中加速时,由动能定理可得:qU=mv02
在偏转电场中做类平抛运动,由动力学知识可得电子离开偏转电场时的侧位移为:y1=at2
水平方向有:s=v0t
加速度为:a=
竖直分速度为:vy=at
则速度偏向角的正切为:tanθ=
电子离开偏转电场后做匀速运动,在打到荧光屏上的这段时间内,竖直方向上发生的位移为:y2=Ltanθ
联立以上各式可得电子打到荧光屏上时的侧移为:y=y1+y2=(s+2L)
(3)根据动能定理:qU+qEy1=Ek-0
得:Ek=
答:(1)带正电.
(2)粒子打在荧光屏上距O点下方(S+2L ).
(3)粒子打在荧光屏上时的动能为.
解析
解:(1)电场力方向与电场线方向相同,所以粒子带正电.
(2)粒子在加速电场中加速时,由动能定理可得:qU=mv02
在偏转电场中做类平抛运动,由动力学知识可得电子离开偏转电场时的侧位移为:y1=at2
水平方向有:s=v0t
加速度为:a=
竖直分速度为:vy=at
则速度偏向角的正切为:tanθ=
电子离开偏转电场后做匀速运动,在打到荧光屏上的这段时间内,竖直方向上发生的位移为:y2=Ltanθ
联立以上各式可得电子打到荧光屏上时的侧移为:y=y1+y2=(s+2L)
(3)根据动能定理:qU+qEy1=Ek-0
得:Ek=
答:(1)带正电.
(2)粒子打在荧光屏上距O点下方(S+2L ).
(3)粒子打在荧光屏上时的动能为.
如图所示,M、N是竖直放置的两平行金属板,分别带等量异种电荷,两极间产生一个水平向右的匀强电场,场强为E,一质量为m、电量为+q的微粒,以初速度v0竖直向上从两极正中间的A点射入匀强电场中,微粒垂直打到N极上的C点,已知AB=BC.不计空气阻力,则可知( )
正确答案
解析
解:A、微粒受到重力和电场力两个力作用,两个力都是恒力,合力也是恒力,所以微粒在电场中的加速度是恒定不变的.故A错误.
B、将微粒的运动分解为水平和竖直两个方向,粒子水平做匀加速运动,竖直方向做竖直上抛运动.则有
BC=,AB=
由题,AB=BC,得到vC=v0,即微粒打到C点时的速率与射入电场时的速率相等.故B正确.
C、D,根据动能定理,研究水平方向得,qUAB=
得到UAB=
所以MN板间的电势差为.故CD错误.
故选B
(2015秋•保山校级期中)如图所示,带电平行金属板A、B板间的电势差为U,A板带正电,B板中央有一小孔.一带电的微粒,带电荷量为q,质量为m,自孔的正上方距板高h处自由落下,若微粒恰能落至A、B板的正中央C点,则( )
正确答案
解析
解:A、微粒下降的高度为h+,重力做正功,为WG=mg(h+
),电场力向上,位移向下,电场力做负功,WE=-q
=-
qU.故A正确.
B、微粒在下落的全过程中,除重力做功外,电场力对微粒做功,微粒机械能不守恒,故B错误;
C、微粒落入电场中,克服电场力做功,电势能增加,减少的重力势能全部转化为电势能,故C正确;
D、由题微粒恰能落至A,B板的正中央c点过程,由动能定理得:mg(h+)-
qU=0 ①,若微粒从距B板高2h处自由下落,设达到A板的速度为v,则由动能定理得:
mg(2h+d)-qU=mv2 ②,由①②联立得v=0,即恰好能达到A板.故D正确.
故选:ACD.
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