1、计算题
如图所示,在竖直放置的铅屏A的右表面上贴着
射线放射源P,已知射线实质为高速电子流,放射源放出粒子的速度v0=1.0
m/s。足够大的荧光屏M与铅屏A平行放置,相距d=0.02m,其间有水平向左的匀强电场,电场强度大小E=2.5
N/C。已知电子电量e=1.6
C,电子质量取m=9.0
kg。求
(1)电子到达荧光屏M上的动能;
(2)荧光屏上的发光面积。
参考答案:(1)1.25
10-16J(2)2.83
10-3m2
本题解析:(1)由动能定理?eEd = EK-
?
EK=
+
=1.25
10-16J
(2) 射线在A、B间电场中被加速,除平行于电场线的电子流外,其余均在电场中偏转,其中和铅屏A平行的电子流在纵向偏移距离最大(相当于平抛运动水平射程)。
,?t = 3
s
r = v0t=1.0
107
3
10-9=3
10-2m?
在荧光屏上观察到的范围是半径为3.125×10—2米的圆,圆面积S =πr2=2.83
10-3m2
本题难度:简单
2、选择题 有三个质量相等,分别带正电、负电和不带电的小球,从同一位置以相同速度v0先后射入竖直方向的匀强电场中,它们落在正极板的位置如图所示,则下列说法中正确的是(?)

A.小球A带正电,小球B不带电,小球C带负电
B.三个小球在电场中运动的时间相等
C.三个小球的加速度aA>aB>aC
D.三个小球到达正极板的动能EkA>EkB>EkC
参考答案:A
本题解析:三个小球在两极板间的水平方向上做速度相同的匀速直线运动,在竖直方向上做初速度为零的匀变速直线运动,因为A球发生的水平位移最大,C球发生的水平位移最小,所以根据公式
可得
,所以B错误,又因为三个小球在竖直方向上的位移相同,所以根据公式
可得
,C错误,如果小球带负电,则
,如果小球不带电则a=g,如果粒子带正电,则
,根据加速度大小关系可知C球带负电,B球不带电,A球带正电,A正确,重力和电场力对A球做功为
,对B球做功为
,对C球做功为
,根据动能定理可得EkA>EkB>EkC ,D错误
点评:清楚粒子进入匀强电场后两个分运动具有等时性是求解本题的关键
本题难度:简单
3、计算题 (16分)如图所示,竖直平面内有一直角坐标系,在y轴的右侧存在无限大的、场强大小为E、水平向左的匀强电场,在y轴的左侧同时存在一个垂直纸面向外、磁感应强度大小为B、水平宽度为a的匀强磁场Ⅰ.有一不计重力、带正电、比荷为
的粒子由+x轴上某一位置无初速度释放.[来源:91exam.org]

(1)若其恰好经过磁场Ⅰ左边界上P点
,求粒子射出磁场Ⅰ的速度v1的大小;
(2)若其恰好经过y轴上的Q点
,求粒子从释放开始第一次到达Q所用的时间;
(3)若匀强磁场Ⅰ左侧同时存在一个垂直纸面向里、磁感应强度大小也为B的无限大匀强磁场Ⅱ,要使粒子第二次沿+x方向运动时恰经过y轴上的M点
,试求其在+x轴上无初速度释放时的位置坐标.
参考答案:(1)
;(2)
其中
;(3)
。
本题解析:(1)粒子在电场中加速后射入磁场Ⅰ,在磁场Ⅰ中发生偏转,如下图所示,

由几何关系可知
(1分)
可知粒子在磁场中的轨迹半径
(1分)
由牛顿第二定律得:
(1分)
故射出磁场的速度
(1分)
(2)粒子从释放开始到第一次到达Q点,可能轨迹如下图所示,

由几何关系可知:
,其中
(2分)
故
粒子在磁场中
,
粒子在电场中做匀加速直线运动
, 解得
(1分)
粒子在磁场中做匀速圆周运动,通过一个半圆的时间为
从释放开始一直第一次到达Q所用的时间
(2分)
解得
其中
(1分)
(特别注明:没有考虑周期性,解得n=1时的正确答案只给2分)
(3)要使粒子第二次沿+x方向运动时恰经过y轴上的M点
,轨迹如下图。

如右图所示,在
中 O1O2=2r3,O2D=2a,O1D=r3+a
由几何关系可知
(2分)
解得
(1分)
又
,粒子在电场中做匀加速直线运动
(2分)
在+x轴上无初速度释放时的位置坐标
(1分)
考点:带电粒子在组合场中的运动。
本题难度:一般
4、选择题 如图所示,MN是负点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带正电的粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场线,轨迹如图中虚线所示。下列结论正确的是(?)

A.负点电荷一定位于N点右侧
B.a点的电势低于b点的电势
C.粒子在a点的电势能小于在b点的电势能
D.粒子在a点的加速度大小小于在b点的加速度大小
参考答案:D
本题解析:根据曲线运动合力指向曲线凹侧可以判断粒子经过 MN时受电场力向左,根据正电荷受力方向与电场线方向相同可判断电场线向左,而电场线是从高电势指向低电势,所以a点的电势高于b点的电势选项B错。粒子受电场力向左,从a到b电场力做正功,电势能减少,所以粒子在a点的电势能大于在b点的电势能选项C错。负电荷产生的电场电场线是从无穷远指向负电荷,所以负电荷一定在M的左侧,选项A错。离场源电荷越近,电场线越密集,电场强度越大,电场力越大,所以粒子在b点受到电场力大,加速度大,选项D对。
本题难度:一般
5、选择题 关于点电荷的说法,正确的是( )
A.只有体积很小的带电体,才能作为点电荷
B.体积很大的带电体一定不能看作点电荷
C.点电荷一定是电量很小的电荷
D.当两个带电体的形状对它的相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看作点电荷
参考答案:D
本题解析:
本题难度:一般