1、计算题 如图,带电平行板长为L,极板间距离为d,将电子(质量为m、电量为-e)在两板中央以速度v0垂直电场方向射入,飞出电场时侧位移为d,不计重力,求:
(1)电子在电场中运动的时间为多少?此时所加的偏转电压多大?
(2)进入电场的初速度不变,若使电子不能射出电场,偏转电压应满足的条件。
参考答案:解:(1)电子在电场中做类平抛运动
由题意知 ①
解得 ②
在竖直方向做匀加速直线运动得 ③
a= ④
由②③④联立解得 ⑤
(2)设电子恰好落在极板上时板间最小电压为
??⑥
= ⑦
由②⑥⑦解得: ⑧
本题解析:
本题难度:困难
2、填空题 电荷守恒定律是自然界的基本守恒定律之一,可以表述为:电荷既不会_____________,也不会_____________,它只会从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移的过程中,_____________。
参考答案:创生,消灭;电荷的总量保持不变
本题解析:
本题难度:一般
3、计算题 如图所示,质量为m带电量为+q的带电粒子(不计重力),从左极板处由静止开始经电压为U的加速电场加速后,经小孔O1进入宽为L的场区,再经宽为L的无场区打到荧光屏上。O2是荧光屏的中心,连线O1O2与荧光屏垂直。第一次在宽为L整个区域加入电场强度大小为E、方向垂直O1O2竖直向下的匀强电场;第二次在宽为L区域加入宽度均为L的匀强磁场,磁感应强度大小相同、方向垂直纸面且相反。两种情况下带电粒子打到荧光屏的同一点。求:
(1)带电粒子刚出小孔O1时的速度大小;
(2)加匀强电场时,带电粒子打到荧光屏上的点到O2的距离d;
(3)左右两部分磁场的方向和磁感应强度B的大小。
参考答案:(1)(2)(3)B = (
本题解析:(1)带电粒子在加速电场中加速过程,由动能定理得;
?①? 2分
解得:? 1分
(2)带电粒子在偏转电场中,设运动时间为t,加速度为a,平行电场的分速度为vy,侧移距离为y。
由牛顿第二定律得:qE = ma ②?1分
由运动学公式得:L = v0t?③? 1分
vy = at?④? 1分
由②③④得:?⑤? 1分
带电粒子从离开电场到打到荧光屏上的过程中,设运动时间为t′,侧移距离为y′.
由运动学公式得:= v0t′⑥? 1分
由③④⑥得:y′ = vyt′?⑦? 1分
由⑤⑦得带电粒子打到荧光屏上的点到O2的距离:d = y + y′= ?1分
(3)磁场的方向如图所示,左半部分垂直纸面向外,右半部分垂直纸面向里。 ?1分
带电粒子运动轨迹与场区中心线交于N点,经N点做场区左边界的垂线交于M点,经N点做过N点速度的垂线交场区左边界于O点,O点就是带电粒子在左半区域磁场中做圆周运动的圆心。带电粒子在两部分磁场中的运动对称,出磁场的速度与荧光屏垂直,所以O1M = 。(意思明确即可)? 2分
设带电粒子做圆周运动的半径为R,由几何关系得:
?⑧?2分
由牛顿第二定律得:?⑨? 1分
由v0、d的结论和⑧⑨式解得:
B = ()(未代入原始数据不得分)? 2分
点评:注意类平抛运动过程水平方向的运动与竖直方向的运动具有等时性,然后分别应用匀速运动规律和初速度为零匀加速直线运动规律解题.
本题难度:一般
4、选择题 某同学设计了一种静电除尘装置,如图1所示,其中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道,其前、后面板为绝缘材料,上、下面板为金属材料。图2是装置的截面图,上、下两板与电压恒定为U的高压直流电源相连。带负电的尘埃被吸入矩形通道的水平速度为v0,当碰到下板后其所带电荷被中和,同时被收集。将被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值,称为除尘率。不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。要增大除尘率,则下列措施可行的是
A.只增大电压U
B.只增大长度L
C.只增大高度d
D.只增大尘埃被吸入水平速度v0
参考答案:AB
本题解析:带电尘埃飞过金属板的时间内沿电场线方向位移y=,故距下极板距离小于y的尘埃均能被收集,故除尘率为,要想增大除尘率则可增大电压或增大长度,选项A、B正确;增大高度d后增大尘埃被吸入速度只能减小除尘率,故选项C、D错误。
本题难度:简单
5、选择题 如图所示,一个带负电荷的油滴以初速度v0从P点倾斜向上进入水平方向的匀强电场中,若油滴达到最高点时速度大小仍为v0,则油滴的最高点位置是
[? ]
A.在P点左上方
B.在P点右上方
C.在P点正上方
D.上述情况都可能
参考答案:A
本题解析:
本题难度:一般