帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)(提高篇)

1、.帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)一、選擇題：1、質(zhì)子和氘核垂直射入兩平行金屬板間的勻強(qiáng)電場中，它們從電場中射出時(shí)偏離的間隔 相等，由此可知射入電場時(shí) A、質(zhì)子的動(dòng)能是氘核動(dòng)能的2倍 B、質(zhì)子的動(dòng)能與氘核動(dòng)能相等C、質(zhì)子的速度是氘核速度的2倍 D、質(zhì)子的動(dòng)量是氘核動(dòng)量的2倍2、質(zhì)量為m，帶電量為Q的帶電微粒從A點(diǎn)以豎直向上的速度射入電場強(qiáng)度為E的沿程度方向的勻強(qiáng)電場中，如下圖，當(dāng)微粒運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向變?yōu)槌潭确较?，大小仍為，微粒受到的電場力和重力大小相等，以下說法中正確的選項(xiàng)是 A、微粒在電場中做勻變速運(yùn)動(dòng) B、A、B兩點(diǎn)間電勢差是C、由A點(diǎn)到B點(diǎn)微粒的動(dòng)能沒有變化 D、從A點(diǎn)到B點(diǎn)合力對微粒做功為零

2、3、帶電粒子從靜止出發(fā)經(jīng)過電場加速后，垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，當(dāng)分開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)，決定帶電粒子側(cè)移間隔 大小的因素是 A、帶電粒子質(zhì)量越大，側(cè)移越大 B、帶電粒子電量越大，側(cè)移越大C、加速電壓越低，側(cè)移越大 D、偏轉(zhuǎn)電壓越高，側(cè)移越大4、如下圖，帶電粒子以平行極板的初速度從左側(cè)中央飛入勻強(qiáng)電場，恰能從右側(cè)擦極板邊緣飛出電場重力不計(jì)，假設(shè)帶電粒子的初動(dòng)能增大為原來的2倍，而仍能使其擦極板邊緣飛出，那么可采取的措施為 A、將板的長度變?yōu)樵瓉淼?倍 B、將板之間間隔 變?yōu)樵瓉淼腃、將兩板之間電壓變?yōu)樵瓉淼膬杀?D、以上措施均不對5、a、b、c三個(gè)粒子由同一點(diǎn)垂直場強(qiáng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，其軌跡如下圖，其中b恰好

3、飛出電場，由此可以肯定A、在b飛離電場的同時(shí)，a剛好打在負(fù)極板上B、進(jìn)入電場時(shí)，c的速度最大，a的速度最小C、b和c同時(shí)飛離電場D、動(dòng)能的增量相比，a的最小，b和c的一樣大6、如下圖，一帶電粒子以速度沿垂直電場的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場，兩極板間的電壓為，射出電場后偏轉(zhuǎn)間隔 為y，要使y減小，可以采取的方法是 A、只進(jìn)步粒子進(jìn)入電場的速率 B、只增大兩極板間的電壓C、只增大兩極板間的間隔 d D、只增大兩極板的長度L7、如下圖，一電子沿x軸正方向射入電場，在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡為OCD，OA，電子過C、D兩點(diǎn)時(shí)豎直方向的分速度為和；電子在OC段和OD段動(dòng)能的變化量分別為Ek1和Ek2，那么 A、 B、C、

4、 D、二、填空題：1、如下圖，在勻強(qiáng)電場中，質(zhì)子和粒子從正極板開場由靜止出發(fā)到達(dá)負(fù)極板.質(zhì)子和粒子電量之比為，質(zhì)量之比為，那么它們到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度之比_.2、如下圖，空間某個(gè)區(qū)域內(nèi)有場強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場，電場的邊界MN和PQ是間距為d的兩個(gè)平行平面，假如勻強(qiáng)電場的方向第一次是垂直于MN指向PQ界面，第二次是和MN界面平行，在這兩種情況下，一個(gè)帶電量為q的質(zhì)點(diǎn)以恒定的初速垂直于MN界面進(jìn)入勻強(qiáng)電場，帶電質(zhì)點(diǎn)從PQ界面穿出電場時(shí)動(dòng)能相等，那么帶電質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入電場時(shí)的初動(dòng)能是_.3、來自質(zhì)子源的質(zhì)子初速度為零，經(jīng)一加速電壓為的直線加速器，形成電流強(qiáng)度為的細(xì)柱形質(zhì)子流.質(zhì)子電荷.這束質(zhì)子流每秒打到靶上

5、的質(zhì)子數(shù)為_.假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距的兩處，各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為_.三、解答題：1、如下圖，一帶電微粒質(zhì)量為m、電荷量為q，從靜止開場經(jīng)電壓為U1的電場加速后，程度進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場中，微粒射出電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角為偏轉(zhuǎn)電場中金屬板長L，兩板間距d，帶電微粒重力忽略不計(jì)求：1帶電微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速率v1；2偏轉(zhuǎn)電場中兩金屬板間的電壓U22、如下圖，真空室中電極K發(fā)出的電子初速不計(jì)，質(zhì)量為m，電量為e經(jīng)過電勢差為的加速電場后，由小孔S沿兩程度金屬板A、B間的中心線射入.A、B板間距為d，板長，A板帶正電，B板帶負(fù)電

6、，設(shè)板間電場是勻強(qiáng)的.當(dāng)A、B板間電勢差大小為時(shí)，電子恰能從A、B板間飛出，不計(jì)重力.求：1電子是從C點(diǎn)附近飛出，還是從D點(diǎn)附近飛出？2？3假設(shè)A、B間電勢差隨時(shí)間緩慢增大如函數(shù)圖所表示在t40秒時(shí)刻，進(jìn)入A、B板間的電子能從A、B板間右邊飛出嗎？3、如下圖，長度為L，相距為d的平行板電容器，與一電源相連.一質(zhì)量為m、電量為q的粒子以速度沿平行于金屬板之間的中線射入電場中，從飛入時(shí)刻計(jì)算，A、B兩極板之間的電勢差隨時(shí)間的變化規(guī)律如下圖，為了使帶電粒子射出電場時(shí)的速度剛好平行于金屬板，求：1所加電壓的周期T應(yīng)滿足什么條件；2所加電壓的最大值應(yīng)滿足什么條件.【答案與解析】一、選擇題：1、B解析：帶

7、電粒子以初速度v0垂直于電場的方向射入勻強(qiáng)電場，設(shè)平行板的長度是L，板間間隔 是d，偏轉(zhuǎn)電壓是U，那么 偏轉(zhuǎn)間隔 解得：，由此可見，它們從電場中射出時(shí)偏離的間隔 相等時(shí)，入射的初動(dòng)能一定相等，選項(xiàng)B正確.2、ABCD解析：帶電微粒受到恒定的電場力和重力作用其合力也一定是恒力，所以微粒在復(fù)合場中做勻變速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；這一過程微粒的動(dòng)能沒有發(fā)生變化，由動(dòng)能定理知，合力對微粒做的功為零，即h為A到B的豎直高度，d為沿電場線運(yùn)動(dòng)的間隔 ，所以選項(xiàng)CD正確；對微粒在豎直方向有：，所以，選項(xiàng)B正確.3、CD解析：設(shè)加速電壓為，偏轉(zhuǎn)電壓，為平行板的長度為L，板間間隔 為d，分開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)位移為y，

8、粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度為，那么加速過程用動(dòng)能定理，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后，偏轉(zhuǎn)間隔 ，解得，由此可見降低加速電壓，進(jìn)步偏轉(zhuǎn)電壓可以使得粒子的側(cè)移變大，選項(xiàng)CD正確.4、C解析：設(shè)偏轉(zhuǎn)電壓，為平行板的長度為L，板間間隔 為d，分開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)位移為y，粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度為，那么進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后，偏轉(zhuǎn)間隔 ，解得，因?yàn)閹щ娏Ｗ尤阅懿翗O板邊緣飛出，所以必有，代人上式得 由此式可見，帶電粒子的初動(dòng)能增加為原來的兩倍時(shí)，仍能擦邊緣飛出，可以使電壓增加為原來的兩倍，板長變?yōu)樵瓉淼谋叮蛘呤拱彘g間隔 減小為原來的，所以只有選項(xiàng)C正確.5、AB解析：粒子的質(zhì)量和電量一樣，那么加速度一樣。a、b兩粒子在豎直方

9、向位移相等，根據(jù)，a、b運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，c的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短。又因?yàn)?，垂直電場方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以。根據(jù)動(dòng)能定理，a、b兩電荷，電場力做功一樣多，所以動(dòng)能變化量相等。c電荷電場力做功最少，動(dòng)能變化最小。故D錯(cuò)誤。6、A C解析：帶電粒子以進(jìn)入電場，做類似平拋運(yùn)動(dòng).偏轉(zhuǎn)間隔 故A C正確.7、AC解析：電子在垂直電場方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以到C點(diǎn)的時(shí)間與到D點(diǎn)的時(shí)間之比為，在豎直方向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以，A正確B錯(cuò)誤；在豎直方向上的位移為，所以到C點(diǎn)與到D點(diǎn)的豎直位移之比為，故電場力做功為，所以動(dòng)能變化量之比為，故C錯(cuò)誤，D正確。二、填空題：1、解析：設(shè)兩極電勢差為U，那么由

10、動(dòng)能定理： 2、解析：1當(dāng)電場線與MN邊界垂直時(shí)，對帶電粒子用動(dòng)能定理得：；2當(dāng)電場線方向與MN平行時(shí)，帶電粒子的速度方向與電場線垂直，粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，于是 ，在偏轉(zhuǎn)場中運(yùn)用動(dòng)能定理，與上式比較可得，即整理得：3、 解析：這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為質(zhì)子在質(zhì)子源到靶子之間做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)其加速度為a，那么在間隔 靶源L和4L處的速度分別是和，比較可知.在間隔 靶源L和4L處各取一段極短的相等長度設(shè)為的質(zhì)子流，那么每段中的質(zhì)子數(shù)分別為，所以，三、解答題：1、1；2解析：1帶電微粒在加速電場中加速過程，根據(jù)動(dòng)能定理得：解得：2帶電微粒在偏轉(zhuǎn)電場中只受電場力作用，做類平拋運(yùn)動(dòng)在程度方向上微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，那么有：程度方向：帶電微粒加速度為a，出電場時(shí)豎直方向速度為豎直方向：，由幾何關(guān)系解得：2、C點(diǎn) 能解析：1因?yàn)殡娮訋ж?fù)電，上極板帶正電，所以電子從C點(diǎn)飛出. 2因?yàn)殡娮忧『脧陌彘g飛出，偏轉(zhuǎn)間隔 一定等于 對電子的加速過程用動(dòng)能定理得電子剛好