- 带电粒子在匀强电场中的运动
- 共205题
10. 如图所示,在真空中有一对带电的平行金属板水平放置。一带电粒子沿平行于板面的方向,从左侧两极板中央射入电场中,恰能从右侧极板边缘处离开电场。不计粒子重力。若可以改变某个量,下列哪种变化,仍能确保粒子一定飞出电场( )
正确答案
解析
带电粒子在电场中偏转做的是类平抛运动,水平方向上有,竖直方向上侧移量
,加速度
,以上各式联立解得侧移量
,所以A只增大粒子的带电量,B只增大电场强度,D.只减小粒子的入射速度都会使侧移量增大,所以ABD错误,C只减少粒子的比荷则侧移量减小,所以一定能飞出,所以C项正确。
考查方向
本题考查的是带电粒子在电场中的偏转问题。
易错点
(1)带电粒子在电场中的偏转问题中侧移量平时多用电压表示,而B项中问的是场强。
(2)C项中粒子的比荷应是电荷量与质量之比,学生记不清是哪个量比哪个量。
知识点
8.如图甲所示,在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场,电场的方向水平向右(图甲中由B到C),场强大小随时间变化情况如图乙所示;磁感应强度方向垂直于纸面、大小随时间变化情况如图丙所示。在t=1s时,从A点沿AB方向(垂直于BC)以初速度v0射出第一个粒子,并在此之后,每隔2s有一个相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出,并恰好均能击中C点,若AB=BC=L,且粒子由A运动到C的运动时间小于1s。不计重力和空气阻力,对于各粒子由A运动到C的过程中,以下说法正确的是:
正确答案
解析
A选项,带电粒子在1s~2s时间内只有磁场没有电场,故第一个粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力有,根据几何知识可得r=L,故有qv0B0=①;在3s~4s时间内只有电场没有磁场,第二个粒子做类平抛运动有:L=v0t,L=
at2,qE0=ma,联立可得qE0=②,联立①②可得=2v0,故A选项正确。B选项,第一个粒子只受磁场力作用,故qv0B0=ma1;第二个粒子只受电场力作用,故qE0=ma2,因为有=2v0,联立可得=,故B错误。C选项,第一个粒子只受磁场力作用,洛伦兹力了不做功,速度不变动能Ek1=mv02;第二个粒子做类平抛运动有:L=v0t,L=at2,相除可得=,又因为vy=at,所以vy=2v0,v==v0,Ek2=m(v0)2=mv02,故Ek1:Ek2=1:5,C错误。D选项,第一个粒子做的匀速圆周运动,=T=;第二个粒子做类平抛运动有:因为vy=2v0=at,qE0=ma,t2=,所以,=== ,故D选项正确。
考查方向
1、带电粒子在电场中的类平抛运动,带电粒子在磁场中的匀速圆周运动的综合考查。2、考查带电粒子在交变复合场中运动的时间、能量、加速度等。
解题思路
1、分析第一个带电粒子在1s~2s内做匀速圆周运动,第二个粒子在3s~4s内做类平抛运动。2、根据匀速圆周运动及类平抛运动的基本公式求解速度、动能、加速度、时间等物理量。
易错点
对各粒子在相应的时间内所做运动类型分析不清楚。
知识点
20.竖直放置的固定绝缘光滑轨道由半径分别为R的圆弧MN和半径为r的半圆弧NP拼接而成(两段圆弧相切于N点),小球带正电,质量为m,电荷量为q。已知将小球由M点静止释放后,它刚好能通过P点,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
正确答案
解析
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知识点
21.1897年汤姆孙发现电子后,许多科学家为测量电子的电荷量做了大量的探索。1907~1916年密立根用带电油滴进行实验,发现油滴所带的电荷量是某一数值e的整数倍,于是称这数值e为基本电荷。
如图所示,完全相同的两块金属板正对着水平放置,板间距离为d。当质量为m的微小带电油滴在两板间运动时,所受空气阻力的大小与速度大小成正比。两板间不加电压时,可以观察到油滴竖直向下做匀速运动,通过某一段距离所用时间为t1;当两板间加电压U(上极板的电势高)时,可以观察到同一油滴竖直向上做匀速运动,且在时间t2内运动的距离与在时间t1内运动的距离相等。忽略空气浮力,重力加速度为g。
(1)判断上述油滴的电性,要求说明理由;
(2)求上述油滴所带的电荷量Q;
(3)在极板间照射X射线可以改变油滴的带电量。再采用上述方法测量油滴的电荷量。如此重复操作,测量出油滴的电荷量Qi,如下表所示。如果存在基本电荷,那么油滴所带的电荷量Qj应为某一最小单位的整数倍,油滴电荷量的最大公约数(或油滴带电量之差的最大公约数)即为基本电荷e。请根据现有数据求出基本电荷的电荷量e (保留3位有效数字)。
21.1897年汤姆孙发现电子后,许多科学家为测量电子的电荷量做了大量的探索。1907~1916年密立根用带电油滴进行实验,发现油滴所带的电荷量是某一数值e的整数倍,于是称这数值e为基本电荷。
如图所示,完全相同的两块金属板正对着水平放置,板间距离为d。当质量为m的微小带电油滴在两板间运动时,所受空气阻力的大小与速度大小成正比。两板间不加电压时,可以观察到油滴竖直向下做匀速运动,通过某一段距离所用时间为t1;当两板间加电压U(上极板的电势高)时,可以观察到同一油滴竖直向上做匀速运动,且在时间t2内运动的距离与在时间t1内运动的距离相等。忽略空气浮力,重力加速度为g。
(1)判断上述油滴的电性,要求说明理由;
(2)求上述油滴所带的电荷量Q;
(3)在极板间照射X射线可以改变油滴的带电量。再采用上述方法测量油滴的电荷量。如此重复操作,测量出油滴的电荷量Qi,如下表所示。如果存在基本电荷,那么油滴所带的电荷量Qj应为某一最小单位的整数倍,油滴电荷量的最大公约数(或油滴带电量之差的最大公约数)即为基本电荷e。请根据现有数据求出基本电荷的电荷量e (保留3位有效数字)。
正确答案
25.如图,虚线下方有足够大的场强大小E=5.0×103 V/m和上方场强为8mg/3q的匀强电场,方向均水平向右。质量均为m=1.5×10-2kg的A、B小球,其中B球为绝缘小球且不带电,被长为R的绝缘丝线悬挂在O点刚好静止在虚线上, A球带电荷量为qA=+6.0×10-6C,在竖直平面内的以某一初速度v竖直进入电场,运动到B点速度刚好水平,同时与B球发生正碰并立即粘在一起围绕O点做半径为R=0.7m完整的圆周运动,假设甲、乙两球可视为质点,g取10 m/s2。(sin53°=0.8,c0s53°=0.6)
(1)假设初速度v=20m/s ,试求小球A与B球碰撞前能运动的水平位移的大小和整个过程中电场力对小球做功的最大值。
(2)如果小球刚好能做完整的圆周运动,试求碰撞前A球的最小速度和绳子所受的最大拉力分别多大。
正确答案
解析
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知识点
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