12级带电粒子作业.docx

12级带电粒子作业.docx

《12级带电粒子作业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《12级带电粒子作业.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

12级带电粒子作业

《带电粒子在电场中的运动》

（1）

一、带电粒子在电场中的加、减速直线运动

（）1．如图，P和Q为两平行金属板，板间电压为U，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动．关于电子到达Q板时的速率，下列说法正确的是

　　A．两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大

　　B．两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大

　　C．与两板间距离无关，仅与加速电压U有关

D．以上说法都不正确

（）

2.如图所示，电量和质量都相同的带正电粒子以不同的初速度通过A、B两板间的加速电场后飞出，不计重力的作用，则：

A、它们通过加速电场所需的时间相等

B、它们通过加速电场过程中动能的增量相等

C、它们通过加速电场过程中速度的增量相等

D、它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等

（）3.如图所示，两平行金属板间的距离为d，两板的电压为U。

现有一电子从两板间的O点沿着垂直于极板的方向射出，到达A点后即返回，若OA距离为h，则此电子具有的初动能为

A．edh/U；

B．ed/U；

C．eU/dh；

D．ehU/d。

（）4．图中从A极释放的一个无初速度的电子向B板方向运动，

指出下列说法中哪些是正确的

A．电子到达B时动能为1eV

B．电子从B到C，动能变化为零

C．电子达到D点时动能为1eV

D．电子将在A、D间往复运动

（）5．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＋

（）

6、一匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像如图所示，在该匀强电场中，有一个带电粒子于t＝0时刻由静止释放，若带电粒子只受电场力作用，则下列说法中正确的是

A.带电粒子只向一个方向运动

B．0s～2s内，电场力的功等于0

C．4s末带电粒子回到原出发点

D．2.5s～4s，电场力做功等于0翰林汇

（）7、如图所示，A、B是一对平行的金属板，在两板间加上一周期为T的交变电压u，A板的电势φA=0，B板的电势φB随时间的变化规律如图所示。

现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区内，设电子的初速度和重力的影响可忽略．则

A．若电子是在t=O时刻进入的，它将一直向B板运动

B.若电子是在t=1/8T时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上

c.若电子是在3/8T时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上

D．若电子是在t=1/2时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动

二、带电粒子在电场中的偏转

8、如图所示，板间电压为U，距离为d，板长为L，

一质子质量为m，电量为q，以初速度v0从O点垂直射入两板间的匀强电场中，则质子在垂直电场线方向做作_________运动，在平行于电场线方向作_______运动。

求质子射出电场时：

⑴沿垂直板面方向偏移的距离y==；⑵速度偏转角度tanα==；

⑶位移与初速度夹角tanθ==；

⑷将速度v反向延长交图中虚线与A点，则XOA=。

（5）质子飞出电场时的动能Ek=。

（）9．如图所示，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B．4倍

C．0.5倍D．0.25倍

（）10、如图所示，一带电粒子沿与电场线垂直的方向从电场中央进入两平行金属板间的匀强电场，已知粒子的带电量为q，两板间的电势差为U，则粒子运动过程中

A、若粒子从电场中射出，则粒子动能增加了qU

B、若粒子从电场中射出，则电场力一定对粒子做了qU/2的功

C、若粒子打在极板上，则电场力一定对粒子做了qU/2的功

D、若粒子打在极板上，则粒子的动能一定增加了qU

（）11．如图所示，带电量之比为qA︰qB=1︰3的带电粒子A、B先后以相同的速度从同一点射入平行板电容器中，不计重力，带电粒子偏转后打在同一极板上，水平飞行距离之比为

，则带电粒子的质量之比

以及在电场中飞行时间之比

分别为

A．1:

1，2:

3

B．2:

1，3:

2

C．1:

1，3:

4

D．4:

3，2:

1

12、如图所示，离子发生器发射出一束质量为m，带电量为q的离子（初速不计），经加速电压u1加速后以垂直于电场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。

已知平行板的长度为L，两板间距离为d，试证明：

⑴偏转量y与离子的质量和带电量无关。

（2）不同的离子在偏转电场中具有相同的轨道

9．如图所示，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．

14.如图所示，水平放置的两平行金属板，板长为L，两极板间距离为d（d＞L/5），一束电子由静止经加速电场加速后以初速度v0从两板中央水平射入板间，然后从板间飞出射到与板距离为4.5L，高为2L的荧光屏上（不计电子重力，荧光屏中点在两板间的中央线上，电子质量为m，电荷量为e）

（1）电子飞入两极板前所经历的加速电场的电压是多少?

（2）为了使电子能射中荧光屏，两极板间所加电压应取什么范围?

3.D

解析：

（1）设加速电压为

，依动能定理：

解得：

（2）设偏转电压为

，电子做类平抛运动，有

　①

　②

 ③    

联立①②③得：

　　④　

设电子刚好打在荧光屏边沿，运动示意如图所示，依几何关系，电子出离电场时的速度偏角：

　⑤　

且

　⑥　

由⑤⑥可得：

，因

，所以

，即此时电子不会打在极板上。

联立④⑤⑥式解得：

故两极板间电压应取范围为：

（）2.两块平行金属板，板长为L，两板间距离为d，所加电压为U，现有质量为m、带电量为－e的电子，垂直于电场线方向以速度v0飞进电场，则：

（1）电子在垂直于电场线方向作_________运动，在平行于电场线方向作_______运动。

（2）电子飞出电场时偏移的距离为_______。

（3）电子飞出电场较飞入电场时，动量的变化为_________。

（4）电子飞出电场时的动能为______________。

（5）电子飞出电场时的速度较飞入电场时的速度偏转角度为_______。

[8]

答案:

（1）匀速直线，匀加速直线

（2）

（3）

（4）

（5）

（）3.★96.如图所示，有一带电油滴处于水平放置的两块平行的金属板间的匀强电场中，恰好处于静止状态，现使两板间电压突然增加1倍，则液滴将向_________方向作运动，其加速度大小等于______。

[3]

答案:

上，匀加速直线，g

（）6.B3．带电粒子以初速度v0从两平行金属板形成的匀强电场的正中间垂直射入，恰穿过电场而不碰金属板，欲使入射速度为v0/2的同一粒子也恰好穿过电场而不碰金属板，则必须（）

A．使带电粒子电量减为原来的1/2；

B．使两板间的电压减为原来的1/4；

C．使两板间的距离减为原来的1/2；

D．使两板间的距离增大为原来的4倍。

（）7.

（）8.

6．（·高考天津理综）如图所示，带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置，M、N为板间同一电场线上的两点，一带电粒子（不计重力）以速度vM经过M点在电场线上向下运动，且未与下板接触，一段时间后，粒子以速度vN折回N点，则（　　）

A．粒子受电场力的方向一定由M指向N

B．粒子在M点的速度一定比在N点的大

C．粒子在M点的电势能一定比在N点的大

D．电场中M点的电势一定高于N点的电势

【解析】　本题考查了电场的基本概念、带电粒子在电场中的受力及运动相关知识，意在考查考生的分析与综合能力．由题意可知M、N在同一电场线上，带电粒子从M点运动到N点的过程中，电场力做负功，动能减小，电势能增加，故A、C错误，B正确；由于题中未说明带电粒子及两极板的电性，故无法判断M、N两点的电势高低，D错误．

【答案】　B

题型2带电粒子在交变电场中的运动

【例2】在空间有一正方向水平向右、大小按图所示的图线变化的电场,位于电场中A点的电子在t=0时速度为零,在t=1s时,电子离开A点的距离为s,那么在t=2s时,电子将处在距A点多远的位置?

答案距A左方1.8×10-6m处

10．如图所示，在一足够厚的铅屏A的右表面上的P处有一放射源，放射源释放的β射线（高速电子流）的速度为v0=107m/s，在B处放置一平行于铅屏的金属网，网和铅屏之间加一水平向左的匀强电场，其电场强度E=3.64×104N/C，AB相距d=2×10-2m，荧光屏M和B平行，相距s=10-2m，求荧光屏上能观察到的β射线的范围。

3.13×10-2m

★★★★41.如图所示，在电场强度为E的水平匀强电场中，以初速v0竖直向上发射一个质量为m、电量为q的小球，求小球在运动过程中具有的最小速度。

[8]

答案:

11、如图所示，匀强电场的场强大小为E=200V/m，方向沿a指向o，a、b、c、d四点恰在边长为L=10㎝的正方形四个顶点上，若bo：

co=3：

2，并以a点为电势的零点，则b、c、d三点的电势分别为多大？

12、如图是某匀强电场的等势面示意图，A、B两点相距5㎝，θ=53°，一带电量为-4×10-6C的微粒沿AB匀速运动，则此微粒的质量为多少？

（取g=10m/s2）

【能力提升】

19、匀强电场中有A、B、C三点构成三角形,边长均为4cm,将一带电荷量q=1.0×10-10C的正电荷（不计重力）,从A点移到C点,电场力做功为-

×10-9J,若把同一电荷从A点移到B点,电场力做功也为-

×10-9J.那么该电场的场强是多大?

思路解析

如图1-6-4所示,把正电荷从电场中的A点分别移到C点或B点,电场力做的功相同,根据W=qU可知,B、C两点电势相同,在同一等势面上.由于电场中的等势面与电场线垂直,可见A点与BC等势面在场强方向的距离d=

sin60°=4×10-2×

m=2

×10-2m

A、B两点的电势差UAB=

=

=-10

V.

该电场的电场强度E=

=

V/m=5×102V/m.

答案:

E=5×102V/m

8.如图所示,电场中A、B两点电势差为30V,一个电荷量为5×10-8C的正点电荷由A运动到B,电场力对电荷做功为__________;B、C两点间的电势差大小为15V,该电荷从B运动到C,电场力对电荷做功为__________.

答案:

1.5×10-6J-7.5×10-7J

9.如图所示，电场中某一条电场线为一直线,线上有A、B、C三个点.电荷q1=10-8C从B点移到A点时电场力做了10-7J的功；电荷q2=-10-8C,在B点的电势能比在C点时大10-7J,那么:

（1）比较A、B、C三点的电势高低,由高到低的排序是__________；

（2）A、C两点间的电势差是__________V；

（3）若设B点的电势为零,电荷q2在A点的电势能是__________J.

答案:

（1）φc>φb>φa

（2）-20

（3）10-7

4.如图6所示

的电场中，将2C的正电荷分别由A、C两点移动到B点时，静电力所做的功分别是30J、－6J，如果取B点为零电势点，A、C两点的电势分别是φA＝________，φC＝________，AC间的电势差UAC＝________，如果取A为零电势点，那么φB＝________，φC＝________，UAC＝________.

7.一电荷量为2×10-9C的点电荷在外力作用下,从静电场中的a点运动到b点,在这个过程中,外力对点电荷做的功为8×10-6J.若a点电势为φa,b点电势为φb,则下列结论中正确的是（）

A.可以断定φa-φb=4000VB.可以断定φa-φb=-4000V

C.φa-φb可能等于零D.不能判断φa-φb的值

答案:

CD

3.如图1-5-2所示,实线为电场线,虚线为等势线,且相邻两等势线间的电势差相等.一正电荷在φ3上时,具有动能20J,它运动到等势线φ1上时,速度为零.令φ2=0,那么该电荷的电势能为4J时,其动能大小为（）

A.16JB.10J

C.6JD.4J

答案:

C

7、如图所示，是某匀强电场的三个等势面，相应的电势值分别为-10V、0、10V，图中A、B两点相距2.5㎝，则该匀强电场的场强大小为V/m。

1、如图所示，在沿x轴正向的匀强电场E中，有一动点A以O为圆心，r为半径做逆时针转动，当OA与x轴正向成θ角时O、A两点间的电势差为（）

A、UOA=E·rB、UOA=E·rsinθ

C、UOA=E·rcosθD、UOA=-E·rcosθ

1如图14－66所示，A、B两点相距10cm，E＝100V/m，AB与电场线方向夹角θ＝120°，求AB两点间的电势差．

练习4：

匀强电场中的A、B、C三点构成一边长为a的等边三角形，如图所示，场强方向平行于纸面。

具有初速度的电子在电场力作用下从B到A动能减少E0，质子在电场力作用下从C到A动能增加E0，求匀强电场的场强.A

（）4.【例2】图中A、B是一对平行的金属板，在两板间加上一周期为T的交流电压U0，A板的电势UA=0，B板的电势UB随时间的变化规律为：

在0到

的时间内，UB=U0（正的常数）；在

到T的时间内，UB=－U0；在T到3T/2的时间内，UB=U0；在3T/2到2T的时间内，UB=－U0，…现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区内，设电子的初速度和重力影响均可忽略，则

A.若电子在t=0时刻进入，它将一直向B板运动

B.若电子是在t=T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上

C.若电子是在t=3T／8时刻进入的，它可能时而向B板，时而向A板运动，最后打在B板上

D.若电子是在t=T/2时刻进入的，它可能时而向B板运动、时而向A板运动

3.如图所示，M、N是真空中的两块平行金属板，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子恰好能到达N板，如果要使这个带电粒子到达M、N板间距的

后返回，下列措施中能满足要求的是（不计带电粒子的重力）（　　）

A．使初速度减为原来的

B．使M、N间电压加倍

C．使M、N间电压提高到原来的4倍

D．使初速度和M、N间电压都减为原来的

7.如图6（甲）所示，两个平行金属板P、Q正对竖直放置，两板间加上如图6（乙）所示的交变电压。

t=0时，Q板比P板电势高U0，在两板的正中央M点有一电子在电场力作用下由静止开始运动（电子所受重力可忽略不计），已知电子在0~4t0时间内未与两板相碰。

则电子速度方向向左且速度大小逐渐增大的时间是（）

A.0

C.2t0

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置不变，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（　　　　）

A．

B．

C．

D．2