电荷在电场中的加速 知识点题库

如图,一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力作用下,从静止开始由b沿直线运动到d,且bd与竖直方向所夹的锐角为45°,则下列结论错误的是(   )

A . 此液滴带负电 B . 液滴的加速度等于 C . 合外力对液滴做的总功等于零 D . 液滴的电势能减少
如图所示,有一电子(电量为e)经电压U0加速后,进入两块间距为d、电压为U的平行金属板间.若电子从两板正中间垂直电场方向射入,且正好能穿过电场,求:

  1. (1) 金属板AB的长度.

  2. (2) 电子穿出电场时的动能.

如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,MN为其左边界.磁场中放置一半径为R的圆柱形金属圆筒,圆心O到MN的距离OO1=2R,金属圆筒轴线与磁场平行.金属圆筒用导线通过一个电阻r0接地,最初金属圆筒不带电.现有一电子枪对准金属圆桶中心O射出电子束,电子束从静止开始经过加速电场后垂直于左边界MN向右射入磁场区,已知电子质量为m,电量为e.电子重力忽略不计.求:

  1. (1) 最初金属圆筒不带电时,则

    a.当加速电压为U时,电子进入磁场时的速度大小;

    b.加速电压满足什么条件时,电子能够打到圆筒上;

  2. (2) 若电子束以初速度v0进入磁场,电子都能打到金属圆筒上(不会引起金属圆筒内原子能级跃迁),则当金属圆筒上电量达到相对稳定时,测量得到通过电阻r0的电流恒为I,忽略运动电子间的相互作用和金属筒的电阻,求此时金属圆筒的电势φ和金属圆筒的发热功率P.(取大地电势为零)

如图所示,水平绝缘粗糙的轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接,半圆形轨道的半径R=0.4m在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场线与轨道所在的平面平行,电场强度E=1.0×104N/C现有一电荷量q=+1.0×10-4C,质量m=0.1kg的带电体(可视为质点),在水平轨道上的P点由静止释放,带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点C,然后落至水平轨道上的D点.取g=10m/s2 . 试求:

  1. (1) 带电体运动到圆形轨道B点时对圆形轨道的压力大小;
  2. (2) D点到B点的距离XDB
  3. (3) 带电体在从P开始运动到落至D点的过程中的最大动能
如图所示,两水平面(虚线)之间的区域存在方向水平向右的匀强电场,电场强度E=3×103N/C,自该区域上方的A点将质量m=0.04kg,电荷量q=1×10-4C的带正电小球M以v0=6m/s的初速度沿平行于电场方向射出。小球在重力作用下进入电场区域,并从该区域的下边界离开。已知带电小球M在进入电场后做直线运动,且小球从电场区域上边界运动到电场区域下边界所用时间为0.8s,重力加速度大小为g=10m/s2 , 整个过程空气阻力不计,求:

  1. (1) 小球M刚进入电场瞬间,竖直方向的速度vy
  2. (2) 求A点离电场上边界的高度
  3. (3) 小球 M点从电场区域下端离开时与小球射出点A的水平距离。
质子( H)、α粒子( He)、钠离子(Na)三个粒子分别从静止状态经过电压为U的同一电场加速后,获得动能最大的是(    )
A . 质子( H) B . α粒子( He) C . 钠离子(Na) D . 都相同
如图所示为两组平行板金属板,一组竖直放置,一组水平放置,今有一质量为m的电子静止在竖直放置的平行金属板的A点,经电压U0加速后通过B点进入两板间距为d、电压为U的水平放置的平行金属板间,若电子从两块水平平行板的正中间射入,且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板穿出,A、B分别为两块竖直板的中点,求 

  1. (1) 电子通过B点时的速度大小;
  2. (2) 右侧平行金属板的长度;
  3. (3) 电子穿出右侧平行金属板时的动能。
如图甲所示,M、N是相距为d=0.1 m竖直放置的平行金属板,板间有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B1=0.1 T。P、 Q为水平放置的两平行金属板,用导线将P与M、Q与N分别连接;A为绝缘挡板;C为平行于P和Q的荧光屏;A、P、Q、C的中间各有一个小孔,所有小孔在同一竖直中轴线上。荧光屏C的上方有垂直于纸面向里、磁感应强度为B2=0.01 T的匀强磁场。现有大量的正负离子混合物,以某一相同的速度垂直于磁场竖直向上射入金属板MN之间,离子的比荷的绝对值均为 C/kg。仅能在P与Q、M与N之间形成电场,极板间形成的电场均可视为匀强电场,且忽略电场的边缘效应,不计离子重力。

 

  1. (1) 判断金属板M的带电性质,并求出在N、M两板之间电场稳定后,电势差UNM与离子入射速度v之间的关系;
  2. (2) 若离子以v1=3.0×105 m/s的速度射入磁场,在荧光屏上将出现由正、负离子形成的两个亮点,求两亮点到荧光屏小孔的距离之比;
  3. (3) 若离子以v2=1.0×105  m/s的速度射入磁场,因某种原因,实际上离子通过C板上的小孔时会在竖直平面内形成一个发散角2θ(如图乙),所有离子速率仍相同。求荧光屏上亮点的长度Δx及同一时刻通过小孔的离子打到荧光屏上的最长时间差Δt。(已知θ=0.1415弧度,cosθ=0.99)
在中美贸易战中,中兴的遭遇告诉我们,要重视芯片的自主研发工作,而芯片的基础工作在于半导体的工艺。如图所示,在半导体离子注入工艺中,初速度可忽略的磷离子P和P3 , 经电压为U的电场加速后,垂直进入方向垂直纸面向里、宽度为D的匀强磁场区域,其中离子P在磁场中转过θ=30°后从磁场右边界射出。已知P和P3的质量均为m,而电量分别为e和3e(e表示元电荷)。

  1. (1) 求匀强磁场的磁感应强度B的大小;
  2. (2) 求P3在磁场中转过的角度
两块水平平行放置的导体板如图 (甲)所示,大量电子(质量m、电量e)由静止开始,经电压为U0的电场加速后,连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间。当两板均不带电时,这些电子通过两板之间的时间为3t0;当在两板间加如图 (乙)所示的周期为2t0 , 幅值恒为U0的周期性电压时,恰好能使所有电子均从两板间通过。问:

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  1. (1) 这些电子通过两板之间后,侧向位移(沿垂直于两板方向上的位移)的最大值和最小值分别是多少?
  2. (2) 侧向位移分别为最大值和最小值的情况下,电子在刚穿出两板之间时的动能之比为多少?
如图所示,热电子由K发射后,初速度可以忽略不计,经加速电压为U1的加速电场加速后,垂直于电场方向飞入偏转电压为U2的偏转电场,最后打在荧光屏(图中未画出)上。已知两偏转极板间距为d,板长为L。电子质量为m,电荷量为e,不计电子重力。求:

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  1. (1) 电子进入偏转电场时的速度大小;
  2. (2) 电子在偏转电场中所用的时间和离开时的偏移量y;
  3. (3) 电子在偏转电场中所受电场力做的功。
如图所示,在直角坐标系xOy中x 0空间内充满方向垂直纸面向里的匀强磁场(其他区域无磁场),磁感应强度为B,x 0空间内充满方向水平向右的匀强电场(其他区域无电场),电场强度为E,在y轴上关于O点对称的C、D两点间距为L。带电粒子P(不计重力)从C点以速率v沿x轴正方向射入磁场,并能从D点射出磁场;与粒子P不相同的粒子Q从C点以不同的速度v′同时沿纸面平行x轴射入磁场,并恰好从D点第一次穿过y轴进入电场,且粒子P、Q同时过D点,则下列说法正确的是(   )

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A . 粒子P带正电 B . 在粒子Q从C点运动到D点的过程中,粒子P在磁场中运动的时间一定为 C . 在粒子Q从C点运动到D点的过程中,粒子P在磁场中运动的路程可能为 D . 粒子P与Q的比荷之比可能为2+
如图所示,两组平行带电金属板,一组竖直放置,两板间所加电压为U0 , 另一组水平放置,板长为L,两板间的距离为d。有一个质量为m,带电荷量为+q的微粒,从紧靠竖直板上的A点由静止释放后,经B点进入水平金属板并从两板间射出。B点位于两水平金属板的正中间,微粒所受重力忽略不计,求:

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  1. (1) 该微粒通过B点时的速度大小;
  2. (2) 该微粒通过水平金属板的时间;
  3. (3) 为使该微粒从两极板射出时的动能最大,加在水平金属板间的电压U应为多大?
图(a)为示波管的原理图。如果在电极 之间所加的电压图按图(b)所示的规律变化,在电极 之间所加的电压按图(c)所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是(   )

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A . 图片_x0020_100009 B . 图片_x0020_100010 C . 图片_x0020_100011 D . 图片_x0020_100012
如图所示,在直角坐标系的第一象限内,在 和x轴之间有沿x轴正方向的匀强电场;在 上方有垂直于坐标平面向里的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子,从坐标原点O沿y轴正向以速度 射入电场,粒子经电场偏转从坐标为 的位置进入磁场,粒子在磁场中运动的轨迹刚好与y轴相切,不计粒子的重力。求:
  1. (1) 匀强电场的电场强度大小;
  2. (2) 匀强磁场的磁感应强度大小;
  3. (3) 若仅将磁场方向反向,磁感应强度大小不变,粒子从O点射入电场的速度不变,粒子在电场和磁场中运动的总时间为多少;试确定粒子从x轴上离开电场的位置坐标。

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如图所示,虚线左侧有一场强为E1=E的匀强电场,在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为E2 =2E的匀强电场,在虚线PQ右侧距PQ为L处有一与电场E2平行的屏。现将一电子(电荷量为e,质量为m,重力不计)无初速度地放入电场E1中的A点,最后电子打在右侧的屏上,A点到MN的距离为 ,AO连线与屏垂直,垂足为O,求:

  1. (1) 电子从释放到打到屏上所用的时间;
  2. (2) 电子刚射出电场E2时的速度方向与AO连线夹角 的正切值
  3. (3) 电子打到屏上的点到点O的距离x。
如图所示,加速电场正、负极板之间的电压为 ,偏转电场板长为 ,两板间距为 。带正电荷的粒子(不计重力)由静止开始经加速电场加速后,从偏转电场两板正中间进入偏转电场。若要保证带电粒子能从偏转电场中射出,偏转电场两个极板上所加电压 的值不能超过(   )。

A . B . C . D .
如图所示为某显像设备内电场的简化模型。在y轴左侧存在水平向左的匀强电场,右侧存在竖直向上的匀强电场,场强大小均为E。电子枪在A处无初速释放一质量为m,电荷量为e的电子,A点的坐标为 ,不计电子重力。求:

  1. (1) 电子进入第一象限的速度大小;
  2. (2) 电子从释放到达x轴所需的时间;
  3. (3) 电子经过x轴上的点时的速度。
如图所示xoy坐标系,在第二象限内有水平向右的匀强电场,在第一、第四象限内分别存在匀强磁场,磁感应强度大小相等,方向如图所示。现有一个质量为、电荷量为的带电粒子在该平面内从轴上的点,以垂直于轴的初速度进入匀强电场,恰好经过轴上的点且与轴成角射出电场,再经过一段时间又恰好垂直于轴进入第四象限的磁场。已知之间的距离为(不计粒子的重力)求:

  1. (1) O点到点的距离;
  2. (2) 磁感应强度的大小;
  3. (3) 带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过轴的位置到点距离
如图甲所示,某装置由直线加速器和圆心角为的扇形偏转磁场两部分组成。直线加速器由一个金属圆板(序号为0)和10个横截面积相同的金属圆筒(序号为1,2,3…10)依次排列,其中心轴线在同一直线上,圆筒的长度遵照一定的规律依次增加。圆板与圆筒与交流电源相连,序号为奇数的圆筒和电源的一极相连,圆板和序号为偶数的圆筒和该电源的另一极相连,交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示,图乙中电压的绝对值为。在时,奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值,此时圆板中央的一个电子在圆板和圆筒之间的电场中由静止开始加速,沿中心轴线冲进圆筒1,电子在每个圆筒中运动的时间均小于T,且电子均在电压变向时恰从各圆筒中射出。电子在圆筒、圆筒与圆筒之间各个间隙中不断被加速(圆筒间隙特别小,电子穿越间隙的时间可以忽略不计)。最后电子从10号圆筒的A点水平射出,从P点垂直进入磁场,沿实线路径从边界射出,轨迹关于平分线对称,已知 , 电子的比荷为k,交变电压的周期为T。求:

  1. (1) 电子刚进入1号圆筒时的速度大小;
  2. (2) 9号圆筒的长度是多少;
  3. (3) 若从金属圆板出发的是一群电子,其中小部分有垂直于加速电场且平行于纸面的较小的初速度,所有电子可近似看成从10号圆筒A点以小发散角射出,并进入偏转磁场,问长度调节为多少时,所有电子在同一点D收集。
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