- 带电粒子在匀强电场中的运动
- 共205题
如图11所示,在一竖直平面内,BCDF段是半径为R的圆弧挡板,AB段为直线型挡板(长为4R),两者在B点相切,,C,F两点与圆心等高,D在圆弧形挡板的最低点,所有接触面均光滑,绝缘挡板处于水平方向场强为E的匀强电场中。现将带电量为+q,质量为m的小球从挡板内侧的A点由静止释放,小球沿挡板内侧ABCDF运动到F点后抛出,在这段运动过程中,下列说法正确的是(
)
正确答案
解析
略
知识点
如图所示,半径为R的环形塑料管竖直放置,AB直线跟该环的水平直径重合,且管的内径远小于环的半径。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,带电量为+q的小球从管中A点由静止释放,小球受到的电场力跟重力相等,则以下说法中正确的是
正确答案
解析
略
知识点
如图所示,一种β射线管由平行金属板A、B和平行于金属板的细管C组成。放射O在A极板左端,可以向各个方向发射不同速度、质量为m的β粒子。若极板长为L,间距为d。当A、B板加上电压U时,只有某一速度的β粒子能从细管C水平射出,细管C离两板等距。已知元电荷为e,则从放射O发射出的β粒子的这一速度为( )
正确答案
解析
略
知识点
如图所示,A、B为一对中间开有小孔的平行金属板,相距一定距离,A板接地,现有一电子在t=0时刻在A板小孔中由静止开始向B板运动,不计重力及阻力影响,使电子一定能从B板小孔射出,则B板电势与时间t的变化规律是
正确答案
解析
略
知识点
光滑水平面上有一边长为l的正方形区域,处在电场强度为E的匀强电场中,电场方向与正方形的某一边平行。一质量为m、带电荷量为+q的小球由某一边的中点,以垂直于该边的水平初速度进入该正方形区域。当小球再次运动到该正方形区域的边缘时,动能的增量不可能为C
正确答案
解析
略
知识点
如图所示,电子从灯丝K发出(初速度不计),在KA间经加速电压U1加速后,从A板中心小孔射出,进入由M、N两个水平极板构成的偏转电场, M、N两板间的距离为d,电压为U2,板长为L,电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直,射出时没有与极板相碰。已知电子的质量为m,电荷量为e,不计电子的重力及它们之间的相互作用力。求:
(1)电子穿过A板小孔时的速度大小v;
(2)电子在偏转电场中的运动时间t;
(3)电子从偏转电场射出时沿垂直于板方向偏移的距离y。
正确答案
见解析。
解析
(1)根据动能定理
解得
(2)在平行于极板方向做匀速运动
解得
(3)在垂直于极板方向做匀加速直线运动
根据牛顿第二定律
解得
知识点
如图甲所承,A和B是真空中、鼹块露积很大的平行金属板,O是一个可以连续产生粒子的粒子源,O到A、B的距离都是l。现在A、B之间加上电压,电压UAB随时间变化的规律如图乙所示。已知粒子源在交变电压的一个周期内可以均匀产生300个粒子,粒子质量为撒、电荷量为-q。这种粒子产生后,在电场力作用下从静止开始运动。设粒子一旦磁到金属板,它就附在金属板上不再运动,且电荷量同时消失,不影响A、B板电势。不计粒子的重力,不考虑粒子之间的相互作用力。已知上述物理量
(1)在时刻出发的微粒,会在什么时刻到达哪个极板?
(2)在这段时间内哪个时刻产生的微粒刚好不能到达A板?
(3)在这段时间内产生的微粒有多少个可到达A板?
正确答案
见解析
解析
(1)根据图乙可知,从t=0时刻开始,A板电势高于B板电势,粒子向A板运动。设粒子到达A板的时间为t,则 (2分)
解得: (2分)
(2)在0-时间内,粒子的加速度为a1,
m/s2 (2分)
在-T内,粒子的加速度为a2,
m/s2 (2分)
若粒子在0-内加速
,再在
-T内减速
刚好到达A板,则
(2分) 解得:
(2分)
知识点
如图所示,质子、氘核和粒子都沿平行金属板中心线
方向射入两板间,板内存在匀强电场,粒子从板间射出后都能打在荧光屏上,下列说法中正确的是
正确答案
解析
略
知识点
如图1所示,足够长的绝缘水平面上在相距L=1.6m的空间内存在水平向左的匀强电场E,质量m=0.1kg、带电量q=+1×l0-7 C的滑块(视为质点)以v0=4m/s的初速度沿水平面向右进入电场区域,滑块与水平面间的动摩擦因数μ=0.4,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。(g取10m/s2)求:
(1)当E=5×106N/C时滑块在水平面上滑行的总距离;
(2)如果滑块不能离开电场区域,电场强度E的取值范围多大;
(3)如果滑块能离开电场区域,试求出电场力对滑块所做的功W与电场力F的函数关系,并在图2上画出功W与电场力F的图像。
正确答案
见解析
解析
(1)电场力的大小为
摩擦力的大小
滑块向右滑动停下的位置为:(动能定理)
所以滑块会折返向左最终滑出电场区域
对于滑块在水平面上滑行的总距离S;(可用动能定理)
(2)有题意得:滑块在水平面上滑行不能折返
即:
并且有动能定理得:
式中
解得
电场强度E的取值范围为
(3)若滑块是折返后离开电场的,则电场力做功为零
即:
若滑块是往前滑出电场的,则有1式得
即:
知识点
如图所示为一对带电平行金属板,两板间距为d,两板间电场可视为匀强电场;两金属板间有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。一带电粒子以初速度v0沿平行于金属板面、垂直于磁场的方向射入金属板之间,该粒子沿直线运动,粒子的重力不计。
(1)求金属板间电场强度E的大小;
(2)求金属板间的电势差U;
(3)撤去两板间的电场,带电粒子仍沿原来的方向以初速度v0射入磁场,粒子做半径为r的匀速圆周运动,求该粒子的比荷。
正确答案
见解析。
解析
(1)设粒子的电荷量为q。由牛顿第二定律有
所以
(2)因为
所以
(3)由牛顿第二定律有
所以
知识点
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