帶電粒子在電場中的運動補充 學生

2022-09-28 04:48:04 字數 2549 閱讀 6933

主題一:帶電粒子在電場中直線運動

【例1】.兩平行金屬板相距為d,電勢差為u,一電子質量為m.電量為e,從o點沿垂直於極板的方向射出,最遠到達a點,然後返回.如圖所示, =h,此電子具有的初動能是:

a、    b、eduh    c、   d、

【例2】.如圖所示,平行板電容器的電容為c,帶電荷量為q,極板長為l,板間距離為d,極板與水平面夾角為.現有一質量為m的帶電液滴從兩極板的**p點由靜止開始沿與極板平行的直線運動到達q點(p、q兩點為電容器的邊緣,忽略邊緣效應)。求:

(1)液滴的電荷量;q=cmgdcosα/q

(2)液滴到達q點的速度和所用時間.

討論:如果帶點液滴由q點沿qp方向以初速度v0射入電場,並剛好沿直線qp運動,則液滴離開電場時的速度可能是

主題二:帶電粒子在電場中偏轉

【例3】.如圖所示,設質量為m 、電荷量為q的帶電粒子以初速度v0沿垂直於電場的方向,進入長為l、間距為d、電壓為u的平行金屬板間的勻強電場中,若不計粒子的重力,。

討論1:如果質子和α粒子分別以不同的初始條件射入偏轉電場,求側移距離yh∶yα及離開電場時的偏角的正切值∶

(1)若以相同的速度射入,則yh∶y

(2)若以相同的動能射入,則yh∶y

(3)若以相同的動量射入,則yh∶y

(4)若經相同的電壓u0加速後射入,則yh∶y

討論2:下圖甲是示波管的結構圖,圖中有兩對偏轉電極xx』和yy』可以使經加速電場加速後的電子分別在兩個互相垂直的x和y方向上偏轉,其中x方向所加電壓稱為掃瞄電壓,y方向的電壓稱為訊號電壓。

(1)如果在示波器電極yy』之間加圖乙所示電壓,而電極xx』之間不加電壓,會在螢光屏上看到的圖形是圖丁中的( );

(2)若同時在電極xx』之間加圖丙所示電壓,會在螢光屏上看到的圖形是圖丁中的( )

主題三:帶電粒子在交變電場中運動

【例4】. 圖中a、b是一對平行的金屬板。在兩板間加上一週期為t的交變電壓u,a板的電勢ua =0,b板的電勢ub隨時間的變化規律為:

在0—t/2的時間內,ub=u0(正的常數);在t/2—t的時間內,ub=-u0;在t—3t/2的時間內,ub=u0;在3t/2—2t的時間內,ub=-u0;…。現有一電子從a板的小孔進入兩板間的電場區內,設電子的初速度和重力的影響均可忽略。

a.若電子是在t=0時刻進入的,它將一直向b板運動

b.若電子是在t=t/8時刻進入的,它可能時而向b板運動,時而向a板運動,最後打在b板上

c.若電子是在t=3t/8時刻進入的,它可能時而向b板運動,時而向a板運動,最後打在b板上

d.若電子是在t=t/2時刻時進入的,它可能時而向b板運動,時而向a板運動

【例5】(2023年山東卷)如圖甲所示,建立oxy座標系,兩平行極板p、q垂直於y軸且關於x軸對稱,極板長度和板間距均為l,第一四象限有磁場,方向垂直於oxy平面向里。位於極板左側的粒子源沿x軸間右連線發射質量為m、電量為+q、速度相同、重力不計的帶電粒子在0~3t時間內兩板間加上如圖乙所示的電壓(不考慮極邊緣的影響)。

已知t=0時刻進入兩板間的帶電粒子恰好在t0時,刻經極板邊緣射入磁場。上述m、q、l、l0、b為已知量。(不考慮粒子間相互影響及返回板間的情況)

(1)求電壓u的大小。

(2)求時進入兩板間的帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑。

(3)何時把兩板間的帶電粒子在磁場中的運動時間最短?求此最短時間。

【當堂檢測】

.乙個帶電粒子(不計重力)在電場中只受電場力作用時,它不可能出現的運動是【 a 】

a.勻速直線運動b.勻變速運動

c.勻速圓周運動d.往復運動

2.圖中a、b是一對平行金屬板,兩極板的距離為l,兩極板間加上低頻交流電壓,a板電勢為零,b板電勢u=u0cosωt。現有一電子在t=0時由a板附近從靜止釋放,設初速度和重力的影響均可忽略不計,則電子在兩極板間可能【 ac 】

a.以ab間的某一點為平衡位置來回振動

b.時而向b板運動,時而向a板運動,但最後穿出b板

c.如果ω小於某個值ω0,l小於某個值l0,則一直向b板運動,最後穿出b板

d.一直向b板運動,最後穿出b板,而不論ω、l為何值

3.如圖,水平放置的平行板正中間有一帶電微粒正好處於靜止狀態,如果兩平行帶電板改為豎直放置,帶電微粒的運動狀態將是【 d 】

a.保持靜止狀態

b.從p點開始做自由落體運動

c.從p點開始做類平拋運動

d.從p點開始做初速度為零,加速度為的勻加速直線運動

4.如圖,乙個帶正電的微粒,從a點射入水平方向的勻強電場中,微粒沿直線ab運動,ab與電場線夾角,已知帶電微粒的質量,電量, a、b相距。(取,結果保留兩位有效數字)

(1) 試說明微粒在電場中運動的性質,要求說明理由。

(2) 求電場強度的大小、方向。

(3) 要使微粒從a點運動到b點,微粒進入電場時的最小速度是多少?

5.如圖,一平行板電容器水平放置,板間距離為d,上極板開有一小孔,三個質量均為m,帶電荷量均為+q的帶電小球,其間用為l的絕緣輕杆相連,處於豎直狀態,已知,今使下端小球恰好位於小孔中,且由靜止釋放,,讓三球豎直下落,當下端小球到達下極板時,速度剛好為零,試求:

(1)兩極板間的電壓;

(2)球運動中的最大速度。

帶電粒子在電場中的運動

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