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电场基础训练题7 带电粒子在电场中的运动


电场基础训练题 7 带电粒子在电场中的运动
[知能准备] 1.利用电场来改变或控制带电粒子的运动,最简单情况有两种,利用电场使带电粒子________; 利用电场使带电粒子________. 2.示波器:示波器的核心部件是_____________,示波管由电子枪、_____________和荧光屏组 成,管内抽成真空. 例 1 如图 1—8—1 所示,两板间电势差为

U,相距为 d,板长为 L.—正离子 q 以平行于极板的速 度 v0 射入电场中,在电场中受到电场力而发生偏转,则电荷的偏转距离 y 和偏转角 θ 为多少?

例 2 两平行金属板相距为 d,电势差为 U,一电子质量为 m,电荷量为 e,从 O 点沿垂直于极板的方向射出,最远到达 A 点,然后返回,如图 1—8—3 所示,OA=h,此电子具有的初 动能是 A. C.
edh U eU dh

(

) B.edUh D.
eUh d

图 1—8—4 例 3 一束质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子以平行于两极板的速度 v0 进入匀强电场,如图 1—8—4 所示.如果两极板间电压为 U,两极板间的距离为 d、板长为 L.设粒子束不会击中极板,则粒子从进入 电场到飞出极板时电势能的变化量为 .(粒子的重力忽略不计)

例 4 如图 1—8-5 所示,离子发生器发射出一束质量为 m,电荷量为 q 的离子,从静止经加速电压 U1 加速后,获得速度 v 0 ,并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央,受偏转电压 U2 作用后,以速度 v 离 开电场,已知平行板长为 l ,两板间距离为 d,求:

1

1. v 0 的大小; 2.离子在偏转电场中运动时间 t ; 3.离子在离开偏转电场时的横向速度 v y ; 图 1—8-5

[同步检测]

1.如图 l—8—6 所示,电子由静止开始从 A 板向 B 板运动,当到达 B 板时速度为 v,保持两板间电 压不变.则 ( )

A.当增大两板间距离时,v 也增大 B.当减小两板间距离时,v 增大 C.当改变两板间距离时,v 不变 D.当增大两板间距离时,电子在两板间运动的时间延长 2.如图 1—8—7 所示,两极板与电源相连接,电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场,且恰 好从正极板边缘飞出,现在使电子入射速度变为原来的两倍,而电子仍从原位置射入,且仍从正极板边 缘飞出,则两极板的间距应变为原来的 A.2 倍 C.0.5 倍 B.4 倍 D.0.25 倍 图 1—8-7 ( ) 图 1—8-6

3.电子从负极板的边缘垂直进入匀强电场,恰好从正极板边缘飞出,如图 1—8—8 所示,现在保持 两极板间的电压不变,使两极板间的距离变为原来的 2 倍,电子的入射方向及位臀不变,且要电子仍从 正极板边缘飞出,则电子入射的初速度大小应为原来的(
2 2
1 2



A.

B.

C. 2

D.2

图 1—8-8 4.下列带电粒子经过电压为 U 的电压加速后,如果它们的初速度均为 0,则获得速度最大的粒子是 ( ) A.质子 B.氚核 C.氦核 D.钠离子 Na


5.真空中有一束电子流, 以速度 v、沿着跟电场强度方向垂直. O 点进入匀强电场,如图 1—8—9 自 所示,若以 O 为坐标原点,x 轴垂直于电场方向,y 轴平行于电场方向,在 x 轴上取 OA=AB=BC,分 别自 A、B、C 点作与 y 轴平行的线跟电子流的径迹交于 M、N、P 三点,那么: (1)电子流经 M,N、P 三点时,沿 x 轴方向的分速度之比为 (2)沿 y 轴的分速度之比为 . 图 1—8-9 . .

(3)电子流每经过相等时间的动能增量之比为

2

6.如图 1—8—10 所示,—电子具有 100 eV 的动能.从 A 点垂直于电场线飞 入匀强电场中,当从 D 点飞出电场时,速度方向跟电场强度方向成 1 500 角.则 A、B 两点之间的电势差 UAB= V. 图 1—8—10

7.静止在太空中的飞行器上有一种装置,它利用电场加速带电粒子形成向外发射的高速电子流,从 而对飞行器产生反冲力,使其获得加速度.已知飞行器质量为 M,发射的是 2 价氧离子.发射离子的功 率恒为 P,加速的电压为 U,每个氧离子的质量为 m.单位电荷的电荷量为 e.不计发射氧离子后飞行器 质量的变化,求:(1)射出的氧离子速度.(2)每秒钟射出的氧离子数.(离子速度远大于飞行器的速度,分 析时可认为飞行器始终静止不动)

8.如图 1—8—12 所示,一个电子(质量为 m)电荷量为 e,以初速度 v0 沿着匀强电场的电场线方向飞 入匀强电场,已知匀强电场的场强大小为 E,不计重力,问: (1)电子在电场中运动的加速度. (2)电子进入电场的最大距离. (3)电子进入电场最大距离的一半时的动能. 图 1—8—12

9.如图 1—8—13 所示,A、B 为两块足够大的平行金属板,两板间距离为 d,接在电压为 U 的电源 上.在 A 板上的中央 P 点处放置一个电子放射源,可以向各个方向释放电子.设电子的质量 m、电荷量 为 e,射出的初速度为 v.求电子打在 B 板上区域的面积.

图 1—8—13

3

10. 如图 1—8—1 4 所示一质量为 m, 带电荷量为+q 的小球从距地面高 h 处以一定初速度水平抛出, 在距抛出点水平距离 l 处,有一根管口比小球直径略大的竖直细管,管上口距地面 h/2,为使小球能无碰 撞地通过管子,可在管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强电场,求: (1)小球的初速度 v0. (2)电场强度 E 的大小. (3)小球落地时的动能 Ek. 图 1—8—14

[综合评价] 1.一束带电粒子以相同的速率从同一位置,垂直于电场方向飞入匀强电场中,所有粒子的运动轨迹 都是一样的,这说明所有粒子 A.都具有相同的质量 C.电荷量与质量之比都相同 ( B.都具有相同的电荷量 D.都是同位素 )

2.有三个质量相等的小球,分别带正电、负电和不带电,以相同的水平速度由 P 点射入水平放置的 平行金属板间,它们分别落在下板的 A、B、C 三处,已知两金属板的上板带负电荷,下板接地,如图所 示,下列判断正确的是 B、三小球在该电场中的加速度大小关系是 aA<aB<aC C、三小球从进入电场至落到下板所用的时间相等 D、三小球到达下板时动能的大小关系是 EKC<EKB<EKA 3.如图 1—8—16 所示,一个带负电的油滴以初速 v0 从 P 点倾斜向上进入水平方向的匀强电场中, 若油滴达最高点时速度大小仍为 v0,则油滴最高点的位置 A、P 点的左上方 C、P 点的正上方 B、P 点的右上方 D、上述情况都可能 图 1—8—16 ( ) ( ) ( )

A、落在 A、B、C 三处的小球分别是带正电、不带电和带负电的

4. 一个不计重力的带电微粒,进入匀强电场没有发生偏转,则该微粒的 A. 运动速度必然增大 C. 运动速度可能不变 B.运动速度必然减小 D.运动加速度肯定不为零

4

5. 氘核(电荷量为+e,质量为2m)和氚核(电荷量为+e、质量为3m)经相同电压加速后,垂直偏转电场 方向进入同一匀强电场.飞出电场时,运动方向的偏转角的正切值之比为(不计原子核所受的重力) ( ) A.1:2 B.2:1 C.1:1 D.1:4

6. 如图1-8-17所示,从静止出发的电子经加速电场加速后,进入偏转电场.若加速电压为U1、 偏转电压为U2,要使电子在电场中的偏移距离y增大为原来的2倍(在保证电子不会打到极板上的前提下), 可选用的方法有 ( )

A.使U1减小为原来的1/2 B.使U2增大为原来的2倍 C.使偏转电场极板长度增大为原来的2倍 D.使偏转电场极板的间距减小为原来的1/2 7.如图1-8-18所示是某示波管的示意图,如果在水平放置的偏转电极上加一个电压,则电子束将 被偏转.每单位电压引起的偏转距离叫示波管的灵敏度,下面这些措施中对提高示波管的灵敏度有用的 是 ( ) 图 1-8-17

A.尽可能把偏转极板L做得长一点 B.尽可能把偏转极板L做得短一点 C.尽可能把偏转极板间的距离d做得小一点 D.将电子枪的加速电压提高 图 1-8-18

8.一个初动能为Ek的电子,垂直电场线飞入平行板电容器中,飞出电容器的动能为2Ek,如果此电 子的初速度增至原来的2倍,则它飞出电容器的动能变为 A.4Ek B.8Ek C.4.5Ek ( D.4.25Ek )

9.在匀强电场中,同一条电场线上有 A、B 两点,有两个带电粒子先后由静止从 A 点出发并通过 B 点.若两粒子的质量之比为 2:1,电荷量之比为 4:1,忽略它们所受重力,则它们由 A 点运动到 B 点 所用时间之比为( A.1: 2 ) B. 2 :1 C.1:2 D.2:1 )

10.带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时(除电场力外不计其它力的作用)( A.电势能增加,动能增加 B.电势能减小,动能增加 C.电势能和动能都不变 D.上述结论都不正确

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