带电粒子在电场中的运动

发布 2022-07-03 23:55:28 阅读 1744

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一、计算题。

每空? 分,共? 分)

1、有一电子经电压u1加速后,进入两块间距为d,电压为u2的平行金属板间,若电子从两板正中间垂直电场方向射入,且正好能穿出电场,设电子的电量为e.求:

1)金属板ab的长度.

2)电子穿出电场时的动能.

2、如图10所示,在沿水平方向的匀强电场中有一固定点o,用一根长度为l=0.4 m的绝缘细线把质量为m=0.2 kg,带有正电荷的金属小球悬挂在o点,小球静止在b点时细线与竖直方向的夹角为θ=37°。

现将小球拉至位置a使细线水平后由静止释放,求:

1)小球运动通过最低点c时的速度大小;

2)小球通过最低点c时细线对小球的拉力大小。(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)

图10 3、带电量为q,质量为m的原子核由静止开始经电压为u1的电场加速后进入一个平行板电容器,进入时速度和电容器中的场强方向垂直.已知:电容器的极板长为l,极板间距为d,两极板的电压为u2,重力不计,求:

1)经过加速电场后的速度v0;

2)离开电容器电场时的偏转量y。

4、在如图所示的匀强电场中,一条绝缘细线的上端固定,下端栓一个大小可以忽略、质量为m的带电量为q的小球,当小球静止时,细线与竖直方向的夹角为θ,求:(1)小球带何种电荷?(2)匀强电场的场强是多大?

5、用一条绝缘轻绳悬挂一个带正电小球,小球质量为1.0×10-2kg,电荷量为2.0×10-8c,现加水平方向的匀强电场,平衡时绝缘绳与竖直线成45°,求匀强电场的电场强度?

(g=10m/s2)

6、如图所示,用一根绝缘细线悬挂一个带电小球,小球的质量为m ,电量为q ,现加一水平方向的匀强电场,平衡时绝缘细线与竖直方向夹角为θ。

求:(1)匀强电场的场强e大小是多少?

2)如果将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为e′后,小球平衡时,绝缘细线仍与竖直方向夹θ角,则e′的大小又是多少?

7、一匀强电场,场强方向是水平的(如右图)。一个质量为m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θ角的直线运动。

求小球运动到最高点与出发点o点的电势能之差是多少?

8、一个质量为m,带电量为q的带电粒子(粒子的重力不计)以垂直于电场的初速度射入竖直方向的匀强电场中。匀强电场的宽度为d,粒子从电场中射出的速度为v,与竖直方向的夹角为θ。根据以上条件,试求:

1)判断粒子的电性。

2)电场强度e的大小。

3)沿电场线的偏转位移y

9、如图所示,两平行金属板a、b间为一匀强电场,a、b相距d=6cm,c、d为电场中的两点,且c、d 相距d1=4cm,cd连线和场强方向成60°角.已知电子从d点移到c点电场力做功为w=3.2×10-17j,求:

1)匀强电场的场强e;

2)a、b两点间的电势差uab;

3)若a板接地,d点电势φd为多少?

10、如图所示,质量为的带电粒子以的速度从水平放置的平行金属板a、b**飞入电场,已知板长,板间距,当ab间加电压时,带电粒子恰好沿直线穿过电场(设此时a板电势高),重力加速度取g=10m/s2

求:(1)粒子带什么电?电荷量为多少?

(2)a、b间所加电压为多少时,带电粒子刚好能从上极板右端飞出?

11、(14分)如图所示,一示波管偏转电极的长度d=1.5cm,两极间电场是均匀的,e=1.2×104 v/m,(e垂直于管轴),一个电子以v0=2.

6×107 m/s的初速度沿管轴射入,已知电子质量m=9.1×10-31kg,电荷量q=-1.6×10-19 c.求:

1)电子穿出两极板的时间。

2)电子经过电极后,发生的偏转量y.

12、如图所示,在水平向右的匀强电场中,用长为l的绝缘细绳将一个质量为m的带电小球悬挂于o点,平衡时,小球位于b点,此时绳与竖直方向的夹角为θ(θ45°)。已知重力加速度为g。求:

(1)小球静止在b点时受到绳的拉力大小。

(2)若将小球拉到o点等高的a点(此时绳拉直),然后释放小球,当小球运动到最低点c时受到绳的拉力大小。

参***。一、计算题。

1、(1)电子在加速电场中,由动能定理得:eu1=mv02﹣0,电子在偏转电场中做类平抛运动,水平方向:l=v0t,竖直方向:d=at2=t2,解得:l=d;

2)整个过程中,由动能定理可得:

eu1+e×=ek﹣0,解得:ek=;

答:(1)金属板ab的长度为d.

2)电子穿出电场时的动能为.

解:(1)小球受到电场力qe、重力mg和绳的拉力作用处于静止。

根据共点力平衡条件有。

小球从a点运动到c点的过程,根据动能定理有。

解得小球通过c点时的速度。

2)设小球在最低点时细线对小球的拉力为ft,根据牛顿第二定律有。

解得ft=3 n

3、(1)根据动能定理得, …2分)

解得 : 2分)

2)粒子在偏转电场中运行的时间 : 2分)

则粒子的偏转位移 ……2分)

解得 ……2分)

5、解析:

f=eq3分)

3分)联立①②式得:e3分)

代入数据,得e=5×106 n/c ……2分)

方向水平向右 ……1分)

6、答案:

7、答案:8、(1)负电。

可求得: 或者。

9、e=1000n/c; uab=60v;ud=-20v

10、(1)负电,10-11c (2)1800v

11、解:(1)由:t=d/v0=5.77×10-17s ……4分。

a=qe/m=2.1×1015m/s2 ……5分。

得:y=at2/2=0.035cm………5分

12、解: (1)在b点,t1cosθ= mg

t1 = mg / cosθ

t1 sinθ= qe

qe = mgtanθ

(2)从a到c mgl-qel =mv2

t2-mg =

由以上解得 t2 = mg (3-2tanθ)

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