带电粒子在电场中的运动 知识点题库

如图所示,质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中,P从两极板正中央射入,Q从下极板边缘处射入,它们最后打在同一点(重力不计),则从开始射入到打到上板的过程中( )

A . 它们运动的时间tQ>tP B . 它们运动的加速度aQ<aP C . 它们所带的电荷量之比qP∶qQ='1∶2' D . 它们的动能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ=1∶2

一带电粒子射入一固定在O点的点电荷的电场中,粒子运动轨道如图虚线a、b、c所示,图中实线是同心圆弧,表示电场的等势面,不计重力,则下列不正确的是  (    )

A . 此粒子一直受到静电排斥力 B . 粒子在b点的电势能一定大于a点的电势能 C . 粒子在a点和c点速度大小相等 D . 粒子在b点的速度一定大于a点的速度
如图所示是某电场中的一条电场线,一电子从a点由静止释放,它将沿电场线向b点运动,下列有关该电场情况的判断正确的是 (  )

A . 该电场一定是匀强电场 B . 场强一定小于 C . 电子具有的电势能一定大于 D . 电势
如图所示,虚线a、b、c代表电场中三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即Uab=Ubc , 实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P,Q是这条轨迹上的两点,据此可知(   )

A . 三个等势面中,a的电势最高 B . 带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大 C . 带电质点通过P点时的动能比通过Q点时大 D . 带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小
如图所示,水平放置的平行板电容器,上板带负电,下板带正电,带电小球以速度v0水平射入电场,且沿下板边缘飞出.若下板不动,将上板上移一小段距离,小球仍以相同的速度v0从原处飞入,则带电小球(   )

A . 将打在下板中央 B . 仍沿原轨迹由下板边缘飞出 C . 不发生偏转,沿直线运动 D . 若上板不动,将下板上移一段距离,小球可能打在下板的中央
如图(a)所示,水平放置的平行金属板AB间的距离d=0.1m,板长L=0.3m,在金属板的左端竖直放置一带有小孔的挡板,小孔恰好位于AB板的正中间,距金属板右端x=0.5m处竖直放置一足够大的荧光屏,现在AB板间加如图(b)所示的方波形电压,已知U0=1.0×102V,在挡板的左侧,有大量带正电的相同粒子以平行于金属板方向的速度持续射向挡板,粒子的质量m=1.0×107kg,电荷量q=1.0×102C,速度大小均为v0=1.0×104m/s,带电粒子的重力不计,则:

  1. (1) 求电子在电场中的运动时间;

  2. (2) 求在t=0时刻进入的粒子打在荧光屏上的位置到O点的距离;

  3. (3) 若撤去挡板,求荧光屏上出现的光带长度.

如图示波器是一种常见的电学仪器,可以在荧光屏上显示出被检测的电压随时间的变化情况.电子经电压U1加速后进入偏转电场.下列关于所加竖直偏转电压U2、水平偏转电压U3与荧光屏上所得的图形的说法中正确的是(  )

A . 如果只在U2上加上图甲所示的电压,则在屏上看到的图形如图a所示y轴上的一段亮线 B . 如果只在U3上加上图乙所示的电压,则在屏上看到的图形如图b所示x轴上的一段亮线 C . 如果同时在U2和U3上加上甲、乙所示的电压,则在屏上看到的图形如图c所示 D . 如果同时在U2和U3上加上甲、乙所示的电压,则在屏上看到的图形如图d所示
某空间存在一竖直向下的匀强电场和圆形区域的匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,如图所示.一质量为m,带电量为+q的粒子,从P点以水平速度v0射入电场中,然后从M点射入磁场,从N点射出磁场.已知,带电粒子从M点射入磁场时,速度与竖直方向成30°角,弧MN是圆周长的 ,粒子重力不计.求:

  1. (1) 电场强度E的大小.
  2. (2) 圆形区域的半径R.
  3. (3) 带电粒子从P点到N点,所经历的时间t.
如图所示,EF与GH间为一无场区.无场区左侧A、B为相距为d、板长为L的水平放置的平行金属板,两板上加某一电压从而在板间形成一匀强电场,其中A为正极板.无场区右侧为一点电荷Q形成的电场,点电荷的位置O为圆弧形细圆管CD的圆心,圆弧半径为R,圆心角为120°,O、C在两板间的中心线上,D位于GH上.一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速度v0沿两板间的中心线射入匀强电场,粒子出匀强电场经无场区后恰能进入细圆管,并做与管壁无相互挤压的匀速圆周运动.(不计粒子的重力、管的粗细)求:

  1. (1) O处点电荷的电性和电荷量;
  2. (2) 两金属板间所加的电压.
如图所示,在空间中取直角坐标系Oxy,在第一象限内平行于y轴的虚线MN与y 轴距离为d,从y轴到MN之间的区域充满一个沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E。初速可忽略的电子经过一个电势差U未确定的电场直线加速后,从y轴上的A点以垂直于电场的方向射入第一象限区域,A点坐标为(0,h),已知电子的电量为e,质量为m,(重力忽略不计),若电子可以在第一象限从MN边界离开电场区域,求:

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  1. (1) 加速电场的电势差要满足的条件;
  2. (2) 若满足上述条件的加速电场的电势差为U0时,求电子经过x轴时离坐标原点O的距离X。
如图所示,一真空示波管的电子从灯丝K发出(初速度不计),经灯丝与A板间的加速电场加速,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直,电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压为U1 , M、N两板间的电压为U2 , 两板间的距离为d,板长为L,电子的质量为m,电荷量为e,不计电子重力。

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  1. (1) 求电子穿过A板时的速度大小v0
  2. (2) 求电子从偏转电场射出时的侧移量y(竖直方向的位移大小);
如图所示,在平面直角坐标系xOy中,有一圆形匀强磁场区域,磁场边界与O点相切,圆心O的坐标为(0,R),磁场方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B圆外第一象限内有场强为E匀强电场、方向沿x轴负方向。现有一带正电的粒子(质量为小m,电量为q)从P( )点垂直磁场方向射入,从Q(R,R)点射出。已知粒子在磁场中的运动半径也为R,经匀强电场作用后通过x轴上的N(未画出)点且垂直于x轴射出电场,题中q、m、R、B均为已知量,不计粒子重力。求

  1. (1) 粒子在P点射入的速度大小
  2. (2) 匀强电场强度E的大小;
  3. (3) N点坐标。(结果可用根号表示)
如图甲所示,真空中水平正对放置长为L的平行金属板,以两板中间线为x轴,以过极板右端竖直向上的方向为y轴建立坐标系。在t=0时,将图乙所示的电压加在两板上,与此同时电子持续不断地沿x轴以速度v0飞入电场,所有电子均能从两板间飞出。不考虑电子间的相互作用,电子的重力忽略不计。关于电子经过y轴的位置,正确的描述是(   )

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A . 当L<<v0T时,电子从两个不同位置经过y轴,一个在坐标原点处,一个在y轴正方向某处 B . 当L=v0T时,电子经过y轴某一段区域,这个区域位于y轴正方向上,从原点开始 C . 当L=v0T时,电子经过y轴时的速度大小不同,但都大于飞入速度v0的值 D . 当L=v0T时,电子经过y轴时的速度方向恒定,与y轴的夹角为一个定值
质谱仪的构造如图所示,离子从离子源出来经过板间电压为U的加速电场后进入磁感应强度为B的匀强磁场中,沿着半圆周运动而达到记录它的照相底片上,测得图中PQ的距离为L,则该粒子的荷质比 为多大?

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“太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成,其原理可简化为如图所示。辐射状的加速电场区域I边界为两个同心平行扇形弧面,O1为圆心,圆心角θ为120°,外圆弧面AB与内圆弧面CD的电势差为U0 , M为外圆弧的中点。在紧靠O1右侧有一圆形匀强磁场区域Ⅱ,圆心为O2 , 半径为L,磁场方向垂直于纸面向外且大小为B= ,在磁场区域下方相距L处有一足够长的收集板PNQ.已知MO1O2和PNQ为两条平行线,且与O2N连线垂直。假设太空中漂浮着质量为m,电量为q的带正电粒子,它们能均匀地吸附到AB弧面上,经电场从静止开始加速,然后从O1进入磁场,并最终到达PNQ板被收集,忽略一切万有引力和粒子之间作用力,已知从M点出发的粒子恰能到达N点,求:

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  1. (1) 粒子经电场加速后,进入磁场时的速度v的大小;
  2. (2) 从M点出发的粒子在磁场中运动的半径R;
  3. (3) 假设所有粒子从AB弧面同时出发,则最先到达收集板的是哪一点出发的粒子?求出该粒子从O至收集板的时间。
如图所示,在y>0区域存在着垂直xOy平面向外的匀强磁场,在第四象限的空间中存在着平行于xOy平面沿y轴正方向的匀强电场。一质量为m,带电量为q的带正电粒子从坐标原点以初速度v0射入磁场,方向与x轴负方向成60°角斜向上,然后经过M点进入电场,并从y轴负半轴的N点垂直y轴射出电场。已知M点坐标为(L,0),粒子所受的重力不计,求∶

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  1. (1) 匀强磁场的磁感应强度B的大小;
  2. (2) 匀强电场的电场强度E的大小。
如图所示电路,在平行金属板M、N内部左侧中央P有一质量为m的带电粒子(重力不计)以水平速度v0射入电场并打在N板的O点,改变R1或R2的阻值,粒子仍以v0射入电场,则下列说法正确的是(   )

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A . 该粒子带正电 B . 减小R1 , 粒子将打在O点左侧 C . 增大R1 , 粒子在板间运动时间不变 D . 减小R2 , 粒子还能打在O点
如图所示,带电的平行金属板电容器水平放置,质量相同、重力不计的带电微粒A,B以平行于极板的相同初速度从不同位置射入电场,结果打在极板上同一点P,不计两微粒之间的库仑力,下列说法正确的是(   )

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A . 在电场中微粒A运动的时间比B长 B . 在电场中微粒A,B运动的时间相同 C . 微粒A所带的电荷量比B少 D . 电场力对微粒A做的功比B多
如图,竖直平面xOy内,第一象限有水平向右(沿x轴正方向)的匀强电场,第三象限有竖直向上(沿y轴正方向)的匀强电场,场强大小均为E;悬点在A(0,L)、长为L的绝缘细线悬挂着质量为m的带电小球(可视为质点),小球静止时,细线与竖直方向的夹角为θ=37°.撤去第一象限的电场,小球自由下摆到O点时,细线恰好断裂,然后小球经第三象限的电场,落在地面上距O点水平距离为d的B点.重力加速度大小为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:

  1. (1) 小球的带电性质及电荷量q;
  2. (2) 小球运动到B 点的速度大小.
如图所示为真空示波管的示意图,电子从灯丝K发出(初速度不计),经灯丝与A板间的加速电压U1加速,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进入由两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直,电子经过偏转电场偏转打在荧光屏上的P点,已知M、N两板间的电压为U2 , 两板间的距离为d,板长为L1 , 板右端到荧光屏的距离为L2 , 电子的质量为m,电荷量为e。求:

  1. (1) 电子穿过A板时的速度大小;
  2. (2) 电子从偏转电场射出时的侧移量y1
  3. (3) 荧光屏上P点到中心位置O点的距离。
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