- 带电粒子在电场中的加速
- 共3430题
在光滑绝缘的水平面上有半圆柱形的凹槽ABC,截面半径为R=0.4m.空间有竖直向下的匀强电场,一个质量m=0.02kg,带电量q=+l.0×l0-3 C的小球(可视为质点)以初速度v0=4m/s从A点水平飞人凹槽,恰好撞在D点,D与O的连线与水平方向夹角为θ=53°,重力加速度取g=10m/s2,sin 53°=0.8.cos 53°=0.6,试求:
(1)小球从A点飞到D点所用的时间t;
(2)电场强度E的大小;
(3)从A点到D点带电小球电势能的变化量.
正确答案
解:(1)水平方向上,小球做匀速直线运动
R+Rcosθ=v0t
解得
(2)在竖直方向上,小球做匀加速直线运动
mg+qE=ma
解得
(3)由匀强电场中电势差与电场强度的关系,有
UAD=E•Rsinθ=96V
J
答:(1)小球从A点飞到D点所用的时间t为0.16s;
(2)电场强度E的大小为300V/m;
(3)从A点到D点带电小球电势能的减小量为9.6×10-2J.
解析
解:(1)水平方向上,小球做匀速直线运动
R+Rcosθ=v0t
解得
(2)在竖直方向上,小球做匀加速直线运动
mg+qE=ma
解得
(3)由匀强电场中电势差与电场强度的关系,有
UAD=E•Rsinθ=96V
J
答:(1)小球从A点飞到D点所用的时间t为0.16s;
(2)电场强度E的大小为300V/m;
(3)从A点到D点带电小球电势能的减小量为9.6×10-2J.
(2015秋•无锡期中)如图所示,电容为C的平行板电容器,两极板A、B间距离为d,板间电压为U,两板间有M、N、P三点,MN连线平行于极板,N、P连线垂直于极板,M、P两点间距离为L,∠PMN=θ.以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由电容的定义式C=得电容器的带电量Q=CU.故A错误.
B、两极板间匀强电场的电场强度大小 E=,不等于
.故B错误.
C、M、P两点间的电势差为UMP=ELsinθ=Lsinθ.故C错误.
D、NP方向是电场强度方向,也是电势降低最快.故D正确.
故选:D
α粒子和质子以相同速度垂直于电场线进入两平行板间匀强电场中,设都能飞出电场,则它们离开匀强电场时,通过电场的时间之比 tα:tH=______,侧向位移之比yα:yH=______.
正确答案
1:1
1:2
解析
解:粒子在电场中的运动时间t=,由于初速度相等,则tα:tH=1:1,
侧向位移y=,因为时间相等,比荷之比为1:2,所以侧向位移之比yα:yH=1:2.
故答案为:1:1,1:2.
如图所示,半径为R的环形塑料管竖直放置,AB为该环的水平直径,且管的内径远小于环的半径,环的直径AB及其以下部分处于水平向左的匀强电场中,管的内壁光滑,现将一质量为m,带电荷量为+q的小球从管中A点由静止释放,已知qE=mg,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当小球重力和电场力的合力正好沿半径方向时,小球的速度最大,所以速度最大点在D点的左侧,故A错误;
B、第一次过D点时,根据动能定理,有mgR+qER=①
根据向心力公式,有N1D-mg=m②
解得
N1D=5mg
第一次过C点,根据向心力公式,有
N1C+mg=m
根据动能定理可知:第一次经过C点的动能为:2EqR-mgR=mgR,故N1C=mg
故B正确;
C、只有重力和电场力做功,带电小球到达B点,重力势能不变,电势能减小,故有动能,其动能大小等于电场力做的功,为qE•2R=2mgR,故C错误;
D、从A点释放到第二次到C点过程,根据动能定理,有
-mgR+2qE•2R=③
据向心力公式,有N2C+mg=m④
解得
N2C=5mg
故D错误;
故选B
如图所示是示波管工作原理的示意图,电子经电压U1加速后以速度v0垂直进入偏转电场,离开电场时的偏转量为h,两平行板间的距离为d,电势差为U2,板长为L.为了提高示波管的灵敏度(即每单位电压引起的偏转量h/U2),可采取的方法是( )
正确答案
解析
解:带电粒子加速时应满足:q=
带电粒子偏转时,由类平抛规律,应满足:L=,h=
,a=
联立以上各式可得h=
所以示波管的灵敏度为γ==
可见,灵敏度与无关,所以A错误.
故选BD.
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