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1、计算题 如图,板长为L、间距为d的平行金属板水平放置,两板间所加电压大小为U,足够大光屏PQ与板的右端相距为a,且与板垂直。一带正电的粒子以初速度
0沿两板间的中心线射入,射出电场时粒子速度的偏转角为37°。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计粒子的重力。
⑴求粒子的比荷q/m;
⑵若在两板右侧MN、光屏PQ间加如图所示的匀强磁场,要使粒子不打在光屏上,求磁场的磁感应强度大小B的取值范围;
⑶若在两板右侧MN、光屏PQ间仅加电场强度大小为E0、方向垂直纸面向外的匀强电场。设初速度方向所在的直线与光屏交点为O点,取O点为坐标原点,水平向右为x正方向,垂直纸面向外为z轴的正方向,建立如图所示的坐标系,求粒子打在光屏上的坐标(x,y,z)。
参考答案:(1)
(2)
(3)(0,
,
)
本题解析:⑴设粒子射出电场时速度
的水平分量为
、竖直分量为
?(1分)?
?(1分)?
?(2分)
解得:
?(1分)
⑵设磁场的磁感应强度为B时粒子不能打在光屏上
由几何知识 有
?(2分)
由牛顿第二定律 有
?(1分)?
解得 磁感应强度大小范围:
?(2分)
⑶ 粒子从两板间以速度
射出后作匀变速曲线运动,沿x、y轴方向均作匀速直线运动,沿z轴方向作初速度为零的匀加速直线运动。由题意知:
坐标
?(1分)?
坐标
=
?(2分)
时间
?(1分)?
坐标
?(1分)?
?(1分)
则粒子打在光屏上的坐标为(0,
,
)
点评:粒子从两板间以速度
射出后作匀变速曲线运动,沿x、y轴方向均作匀速直线运动,沿z轴方向作初速度为零的匀加速直线运动。
本题难度:一般
2、计算题 (12分)如图所示,两带电平行板A、B间的电场为匀强电场,场强E=4.0×102V/m,两板相距d=0.16m,板长L=0.30m。一带电量q=1.0×10-16C、质量m=1.0×10-22㎏的粒子沿平行于板方向从两板的正中间射入电场后向着B板偏转,不计带电粒子所受重力,

求:(1)要使粒子能飞出电场,粒子飞入电场时的速度v0至少为多大;
(2)粒子飞出电场时速度偏转角的正切值
.
参考答案:(1)
?(2)
本题解析:偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动的分析处理,应用运动的合成和分解的方法。
(1)由类平抛运动的规律可知:
粒子在水平方向做匀速直线运动:
(2分)?
粒子在竖直方向做匀加速运动:
(2分)?
且由牛顿第二运动定律知: qE=ma(2分)
联立以上各式可得:
?(1分)?
(2)经分析可知:
(2分),
?(2分)?
得:
(1分)
点评:中等难度。①此题是典型的带电粒子的偏转问题.解决此类问题要注意将运动分解:沿初速度方向为匀速直线运动,沿电场力方向为初速度为零的匀加速度直线运动.②注意恰好飞出的临界条件.
本题难度:一般
3、计算题 (18分)有一平行板电容器,内部为真空,两个电极板的间距为
,每一个正方形电极板的长均为L,电容器内有一均匀电场,U为两个电极板间的电压,如图甲所示。电子从电容器左端的正中央以初速
射入,其方向平行于电极板之一边,并打在图上的D点。电子的电荷以-e表示,质量以
表示,重力可不计。回答下面各问题(用已知物理的字母表示)
(1)求电子打到D点瞬间的动能;
(2)电子的初速
至少必须大于何值,电子才能避开电极板,逸出电容器外?
(3)若电容器内没有电场,只有垂直进入纸面的均匀磁场,其磁感应强度为B,电子从电容器左端的正中央以平行于电极板一边的初速
射入,如图乙所示,则电子的初速
为何值,电子才能避开电极板,逸出电容器外?
参考答案:(1)
(2)
(3)电子避开电极板的条件是
本题解析:
解:(1)
?(2分)
?(1分)
(2)设电子刚好打到极板边缘时的
速度位V,则
(1分)
(1分)
(1分)
(1分)
解得
(1分)
要逸出电容器外必有
?(1分)
(3)有两种情况
①电子从左边出做半圆周运动其半径
?(1分)
?(1分)
?(1分)
电子避开电极板的条件是
?(1分)
②电子从右边出
?(1分)
?(1分)
?(1分)
?(1分)
电子避开电极板的条件是
?(1分)
本题难度:一般
4、选择题 如图所示,平行金属板A、B水平正对放置,分别带等量异号电荷。一带电微粒水平射入板间,在重力和电场力共同作用下运动,轨迹如图中虚线所示,那么

A.若微粒带正电荷,则A板一定带正电荷
B.微粒从M点运动到N点电势能一定增加
C.微粒从M点运动到N点动能一定增加
D.微粒从M点运动到N点机械能一定增加
参考答案:C
本题解析:以带电粒子为研究对象分析受力可知,微粒同时受到重力和电场力作用,由题中条件仅可判断出重力与电场力合力向下,但无法确定电场力的大小和方向以及微粒所带电荷电性,故只能确定合力对微粒做正功,其动能增大,其他结论均无法确定,所以只有选项C正确;
本题难度:简单
5、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