- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
如图所示,带电量相等、质量不同的带电粒子a和b从带电平行板M的边缘沿平行于极板的方向进入M、N两极板间的匀强电场中,都恰好能从N板的右边缘飞出,不计重力作用,则( )
正确答案
解析
解:A、设极板的长度是L,板间距离是d,设粒子的初速度为v0;
带电粒子在极板间做类平抛运动,在水平方向:L=v0t,竖直方向:d=at2=
t2,
则粒子的初动能Ek0=mv02=
,由于q、E、L、d相同,所以两粒子的初动能相等,故A正确;
B、由于两粒子进入电磁时的初动能相等而粒子质量不相等,则粒子的初速度大小一定不相等,故B错误;
C、两粒子电荷量相等,进入与离开电场时的位置相同,则电场力做功相同,粒子的初动能相同,由动能定理可得,粒子离开电场时的动能相等,故C正确;
D、粒子离开电场时的动能相等,粒子质量不同,则粒子离开电场时的速度不同,故D错误;
故选AC.
如图所示,水平放置的两平行金属板间距为 a=1m,电压大小为U=2v,上板中央有孔,在孔正下方的下板表面上有一个质量为m=0.3Kg、电量为+q=9c的小颗粒,将小颗粒由静止释放,它将从静止被加速,然后冲出小孔,则它能上升的最大高度 h=______.(g=10m/s2)
正确答案
5m
解析
解:从小颗粒由静止释放到最高点过程,根据动能定理得:
qU-mg(a+h)=0
解得:h==
故答案为:5m
在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场,质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出,从B点进入电场,到达C点时速度方向恰好水平,A、B、C三点在同一直线上,且AB=2BC,如图所示.由此可见( )
正确答案
解析
解:带电小球从A到C,设在进入电场前后两个运动过程水平分位移分别为x1和x2,竖直分位移分别为y1和y2,经历的时间为分别为t1和t2.在电场中的加速度为a.
则:从A到B过程小球做平抛运动,则有:
x1=v0t1;
从B到C过程,有:x2=v0t2;
由题意有:x1=2x2;
则得:t1=2t2;即小球从A到B是从B到C运动时间的2倍.
又 y1=,
将小球在电场中的运动看成沿相反方向的类平抛运动,则有:
y2=
根据几何知识有:y1:y2=x1:x2;
解得:a=2g;
根据牛顿第二定律得:F-mg=ma=2mg,
解得:F=3mg
由于轨迹向上弯曲,加速度方向必定向上,合力向上,说明电场力方向向上,所以小球带负电.
根据速度变化量△v=at,则得:
AB过程速度变化量大小为△v1=gt1=2gt2;BC过程速度变化量大小为△v2=at2=2gt2;所以小球从A到B与从B到C的速度变化量大小相等.故D正确,ABC错误.
故选:D.
如图所示的直角坐标系中,在直线x=-2l0到y轴区域内存在着两个大小相等、方向相反的有界匀强电场,其中x轴上方的电场方向沿y轴负方向,x轴下方的电场方向沿y轴正方向.在电场左边界上A(-2l0,-l0)到C(-2l0,0)区域内的某些位置,分布着电荷量+q.质量为m的粒子.从某时刻起A点到C点间的粒子,依次以相同的速度v0沿x轴正方向射入电场.若从A点射入的粒子,恰好从y轴上的A′(0,l0)沿x轴正方向射出电场,其轨迹如图所示.不计粒子的重力及它们间的相互作用.
(1)求匀强电场的电场强度E:
(2)若带电粒子通过电场后都能沿x轴正方向运动,请推测带电粒子在AC间的初始位置到C点的距离.
正确答案
解:(1)设从A点射出的粒子在电场中运动的总时间为t,由运动的对称性可知:
x轴方向,2l0=v0t
y轴方向,l0=
解得,E=
(2)设到C点距离为△y处的粒子通过电场后也沿x轴正方向,粒子第一次到达x轴用时为△t,水平位移为△x,则
△x=v0△t,
若满足2l0=n.2△x,(n=1、2、3、)则粒子出射方向也一定沿x轴正方向,
解得:△y=(n=1、2、3、)
即AC间y坐标为y=-l0(n=1、2、3、)
答:(1)匀强电场的电场强度为
(2)即AC间y坐标为y=-l0(n=1、2、3、)的粒子出电场后沿x轴正向运动
解析
解:(1)设从A点射出的粒子在电场中运动的总时间为t,由运动的对称性可知:
x轴方向,2l0=v0t
y轴方向,l0=
解得,E=
(2)设到C点距离为△y处的粒子通过电场后也沿x轴正方向,粒子第一次到达x轴用时为△t,水平位移为△x,则
△x=v0△t,
若满足2l0=n.2△x,(n=1、2、3、)则粒子出射方向也一定沿x轴正方向,
解得:△y=(n=1、2、3、)
即AC间y坐标为y=-l0(n=1、2、3、)
答:(1)匀强电场的电场强度为
(2)即AC间y坐标为y=-l0(n=1、2、3、)的粒子出电场后沿x轴正向运动
(2015秋•河南校级期中)如图所示,一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力作用下,从静止开始由b沿直线运动到d,且bd与竖直方向所夹的锐角为45°,则下列结论错误的是( )
正确答案
解析
解:A、若液滴带正电,其受力情况如图一所示,液滴不可能沿bd运动,故只能带负电荷,故A错误.
B、对液滴进行受力分析,其受力情况如图二所示,故物体所受合力F=mg,故物体的加速度为:a=
g,
做匀加速直线运动,故B正确.
C、由于液滴从静止开始做加速运动,故合力的方向与运动的方向相同,故合外力对物体做正功,并不为零,故C错误
D、由于电场力所做的功W电=Eqxbdcos45°>0,故电场力对液滴做正功,故液滴的电势能减小,故D正确.
因选错误的,故选:AC
扫码查看完整答案与解析