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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

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

A小球释放后,第一次达到最高点C时恰好对管壁无压力

B小球释放后,第一次和第二次经过最高点c时对管壁的压力之比为1:3

C小球释放后,第一次经过最低点D和最高点C时对管壁的压力之比为5:1

D小球释放后,第一次回到A点的过程中,在D点出现速度最大值

正确答案

C

解析

知识点

牛顿第二定律向心力带电粒子在匀强电场中的运动
1
题型: 单选题
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单选题 · 6 分

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(  )

A

B

C

D

正确答案

C

解析

知识点

带电粒子在匀强电场中的运动
1
题型:简答题
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简答题 · 16 分

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

带电粒子在匀强电场中的运动
1
题型:简答题
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简答题 · 16 分

如图所示,两块相同的金属板正对着水平放置,板间距离为 d 。当两板间加电压 U 时,一个质量为 m、电荷量为 + q的带电粒子,以水平速度 v0 从A点射入电场,经过一段时间后从B点射出电场,A、B间的水平距离为 L ,不计重力影响。

求:

(1)带电粒子从A点运动到B点经历的时间;

(2)带电粒子经过B点时速度的大小;

(3)A、B间的电势差。

正确答案

见解析。

解析

(1)带电粒子在水平方向做匀速直线运动,从A点运动到B点经历的时间

                                       

(2)带电粒子在竖直方向做匀加速直线运动

板间场强大小                                   

加速度大小                                         

经过B点时粒子沿竖直方向的速度大小vy=at=       

带电粒子在B点速度的大小v =                

(3)带电粒子从A点运动到B点过程中,根据动能定理得

              

A、B间的电势差UAB=

知识点

带电粒子在匀强电场中的运动
1
题型:简答题
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简答题 · 14 分

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

带电粒子在匀强电场中的运动
1
题型:简答题
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简答题 · 16 分

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

带电粒子在匀强电场中的运动
1
题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图,静止于A处的离子,经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器,从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场,电场方向水平向左。静电分析器通道内有均匀辐射分布的电场,已知圆弧虚线的半径为R,其所在处场强为E、方向如图所示;离子质量为m、电荷量为q;,离子重力不计。

(1)求加速电场的电压U;

(2)若离子恰好能打在Q点上,求矩形区域QNCD内匀强电场场强E0的值;

(3)若撤去矩形区域QNCD内的匀强电场,换为垂直纸面向里的匀强磁场,要求离子能最终打在QN上,求磁场磁感应强度B的取值范围。

正确答案

(1)

(2)E0=

(3)

解析

(1)离子在加速电场中加速,根据动能定理,有:

离子在辐向电场中做匀速圆周运动,电场力提供向心力,根据牛顿第二定律,有

(2)离子做类平抛运动

2d=vt

2d=

由牛顿第二定律得qE0=ma

则E0=

(3)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律,有

离子能打在QF上,则既没有从DQ边出去也没有从PF边出去,则离子运动径迹的边界如图中Ⅰ和Ⅱ。

由几何关系知,离子能打在QF上,必须满足:

则有

知识点

带电粒子在匀强电场中的运动
1
题型:简答题
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简答题 · 20 分

静止于A处的离子,经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器,并从P点垂直CF进入矩形区域的有界匀强磁场。静电分析器通道内有均匀辐射分布的电场,已知圆弧虚线的半径为R,其所在处场强为E、方向如图所示:离子质量为m、电荷量为q;=a、=1.5a,磁场方向垂直纸面向里;离子重力不计。

(1)求加速电场的电压U;

(2)若离子能最终打在QF上,求磁感应强度B的取值范围。

正确答案

(1)

(2)

解析

(1)离子在加速电场中加速,根据动能定理,有:  

离子在辐向电场中做匀速圆周运动,电场力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:

 

解得:  

(2)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:

解得: 

离子能打在QF上,则既没有从DQ边出去也没有从PF边出去,则离子运动径迹的边界如图中Ⅰ和Ⅱ 

由几何关系知,离子能打在QF上,必须满足:  

解得:  

知识点

带电粒子在匀强电场中的运动
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题型: 多选题
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多选题 · 4 分

如图所示,一个带电粒子以大小为vA的水平速度从A点垂直电场线射入场强大小为E的匀强 电场,经过电场中B点时速度大小为vB, AB间水平距离为d,不计重力和空气阻力.则由上述四个已知量可以求得以下的未知量,它们是()

A带电粒子电量与质量的比值

B带电粒子在A、B两点电势能之差

C速度vB的方向

DA、B两点间的电势差

正确答案

A,C,D

解析

知识点

带电粒子在匀强电场中的运动
1
题型: 多选题
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多选题 · 6 分

21. 某一电场场强随时间变化的图象如图所示.在这个变化的电场中有一个带电粒子,t=0时刻由静止释放.若带电粒子只受电场力作用,则(    )

A带电粒子将在电场中做往复运动,但总体上看是不断向前的运动

B0-3s内电场力的冲量为零,电场力做功为零

C3s末带电粒子回到原出发点

D0-4s内电场力的冲量不等于零,而电场力做功却等于零

正确答案

B,C

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知识点

带电粒子在匀强电场中的运动
1
题型:简答题
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简答题 · 16 分

24.如图所示,电荷量为-e,质量为m的电子从A点沿与电场垂直的方向进入匀强电场,电场强度为E,初速度为,当它通过电场中的B点时,速度与场强方向成150°角,不计电子的重力,以A点的电势为零,求:

(1)从A运动到B的过程,电子的偏转量y的大小;

(2)从A运动到B的过程,电子电势能的变化量。

正确答案

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知识点

带电粒子在匀强电场中的运动
1
题型:简答题
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简答题 · 21 分

26.如图所示,在直角坐标系的原点O处有一放射源,向四周均匀发射速度大小相等、方向都平行于纸面的带电粒子.在放射源右边有一很薄的挡板,挡板与平面交线的两端M、N与原点O正好构成等腰直角三角形.已知带电粒子的质量为,带电量为,速度为,MN的长度为L.

(1)若在轴右侧加一平行于轴的匀强电场,要使轴右侧所有运动的粒子都能打到挡板MN上,则电场强度的最小值为多大?在电场强度为时,打到板上的粒子动能为多大?

(2)若在整个空间加一方向垂直纸面向里的匀强磁场,要使板右侧的MN连线上都有粒子打到,磁场的磁感应强度不能超过多少(用表示)?若满足此条件,放射源O向外发射出的所有带电粒子中有几分之几能打在板的左边(作图并证明)?

正确答案

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带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动
1
题型:简答题
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简答题 · 18 分

25.如右图所示,电容量为C的平行板电容器的极板,A和B水平放置,相距为d,与电动势为E、内阻可不计的F电源相连,设两板之间有—个质量为m的导电小球,小球可视为质点,已知:若小球与极扳发生碰撞,则碰撞后小球的速度立即变为零,带电状态也立即改变,改变后,小球所带电荷符号与该极板相同,电量为极板电量的k倍(k<1)不计带电小球对极板间匀强电场的影响重力加速度为g。

(1)欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动,电动势E至少应大于多少?

(2)设上述条件已满足,在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动,求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量?

正确答案

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带电粒子在匀强电场中的运动
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

18.一匀强电场,场强方向是水平的(如图所示),一个质量为的带正电的小球,从O点出发,初速度的大小为,在电场力与重力的作用下,恰能沿与场强的反方向成角做直线运动设小球在O点的电势能为零,则小球运动到最高点时的电势能为(    )

A

B

C

D

正确答案

D

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知识点

带电粒子在匀强电场中的运动
1
题型: 多选题
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多选题 · 6 分

20.图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线,两粒子M、N质量相等,所带电荷的绝对值也相等,现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出,两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示。点a、b、c为实线与虚线的交点,已知O点电势高于c 点。若不计重力,则(    )

AM带负电荷,N带正电荷

BN在a点的速度与M在c点的速度大小相同

CN在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功

DM在从O点运动至b点的过程中,电场力对它做的功等于零

正确答案

B,D

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知识点

电势能和电势带电粒子在匀强电场中的运动
下一知识点 : 光学
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