第4节 带电粒子在电场中的运动 知识点题库

如图所示,水平放置的两平行金属板间有一竖直方向匀强电场,板长为L,板间距离为d,在距极板右端L处有一竖直放置的屏M,一带电量为q,质量为M的质点从两板中央平行于极板射入电场,最后垂直打在M屏上。以下说法中正确的是(   )

A . 质点打在屏的P点上方,板间场强大小为2mg/q B . 质点打在屏的P点上方,板间场强大小为mg/q C . 质点打在屏的P点下方,板间场强大小为2mg/q D . 质点打在屏的P点下方,板间场强大小为mg/q
在如图所示的空间区域里,y轴左方有一匀强电场,场强方向跟y轴负方向成30°角,大小为E=4.0×105N/C,y轴右方有一垂直纸面的匀强磁场,有一质子以速度υ0=2.0×106m/s由x轴上A点(OA=10cm)先后两次进入磁场,第一次沿x轴正方向射入磁场,第二次沿x轴负方向射入磁场,回旋后都垂直射入电场,最后又进入磁场,已知质子质量m为1.6×10﹣27kg,不计质子重力,求:

  1. (1) 匀强磁场的磁感应强度大小和方向;

  2. (2) 质子两次在磁场中运动的时间之比;

  3. (3) 质子两次在电场中运动的时间各为多少?

如图所示,在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,正、负电子分别以相同速度沿与x轴成30°角从原点垂直射入磁场,则正、负电子在磁场中运动时间之比为(   )


A . 2:1 B . 1:2 C . 1: D . 1:15
如图所示.质量为m,带正电的小球以速度v0从O点沿水平方向射入方向向下的匀强电场中,A点是小球运动轨迹上的一点,O、A两点的连线与水平方向夹角а=30°,则小球通过A点时的动能为

如图甲所示,两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等,板间存在如图乙所示的随时间周期性变化的电场,电场方向与两板垂直,不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向源源不断地射入电场,粒子射入电场时的初动能均为Ek0 . 已知t=0时刻射入电场的粒子刚好沿上板右边缘垂直电场方向射出电场.则(   )

A . 所有粒子最终都垂直电场方向射出电场 B . t=0之后射入电场的粒子有可能会打到极板上 C . 所有粒子在经过电场过程中最大动能都不可能超过2Ek0 D . 若入射速度加倍成2v0 , 则粒子从电场出射时的侧向位移与v0相比必定减半
一带电粒子(不计重力)在电场中只受静电力作用时,以下可能出现的运动状态是(  )
A . 匀速直线运动 B . 匀加速直线运动 C . 类平抛运动 D . 匀速圆周运动
如图所示是示波器的部分构造示意图,真空室中阴极K不断发出初速度可忽略的电子,电子经电压U0=1.8×104V的电场加速后,由孔N沿长L=0.10m相距为d=0.02m的两平行金属板A、B间的中心轴线进入两板间,电子穿过A、B板后最终可打在中心为O的荧光屏CD上,光屏CD距A、B板右侧距离s=0.45m.若在A、B间加UAB=54V的电压。已知电子电荷量e=1.6×10-19C,质量m=9.0×10-31Kg.求:

  1. (1) 电子通过孔N时的速度大小;
  2. (2) 电子通过偏转电场的偏转位移y;
  3. (3) 荧光屏CD上的发光点距中心O的距离.
如图所示,六面体真空盒置于水平面上,它的ABCD面与EFGH面为金属板,其他面为绝缘材料。ABCD面带正电,EFGH面带负电。从小孔P沿水平方向以相同速度射入三个质量相同的带正电液滴A、B、C,最后分别落在1、2、3三点。则下列说法正确的是(   )

A . 三个液滴在真空盒中都做平抛运动 B . 三个液滴的运动时间不一定相同 C . 三个液滴落到底板时的速率相同 D . 液滴C所带电荷量最多
如图所示,真空室中电极K发出的电子(初速度不计)经过电势差为U1的加速电场加速后,沿两水平金属板C、D间的中心线射入两板间的偏转电场,电子离开偏转电极时速度方向与水平方向成45°,最后打在荧光屏上,已知电子的质量为m、电荷量为e,C、D极板长为l,D板的电势比C板的电势高,极板间距离为d,荧光屏距C、D右端的距离为 .电子重力不计.求:

  1. (1) 电子通过偏转电场的时间t0
  2. (2) 偏转电极C、D间的电压U2
  3. (3) 电子到达荧光屏离O点的距离Y.
如图所示,一个质量为m,带电量为q的粒子,从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入,当入射速度为v时,恰好穿过电场而不碰金属板.要使粒子的入射速度变为v/2,仍能恰好穿过电场,则必须再使(   )

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A . 粒子的电量变为原来的1/4 B . 两板间电压减为原来的1/2 C . 两板间距离增为原来的4倍 D . 两板间距离增为原来的2倍
如图(a)所示,平行金属板A和B的长均为L,板间距离为d,在离它们的右端相距 处安放着垂直金属板的足够大的靶MN.现有粒子质量为m、带正电且电荷量为q的粒子束从AB的中点O沿平行于金属板的 方向源源不断地以 的初速度射入板间.若在A、B板上加上如图(b)所示的方波形电压,t=0时A板比B板的电势高,电压的正向值为 ,反向值也为 ,且 ,设粒子能全部打在靶MN上,而且所有粒子在AB间的飞行时间均为 ,不计重力影响,试问:

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  1. (1) 要使粒子能全部打在靶MN上,板间距离d应满足什么条件?
  2. (2) 在距靶MN的中心 点多远的范围内有粒子击中?
如图所示,一带电微粒质量为m=2.0×1011 kg、电荷量q=+1.0×105 C,从静止开始经电压为U1=100 V的电场加速后,从两平行金属板的中间水平进入偏转电场中,微粒从金属板边缘射出电场时的偏转角θ=30°,并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.0 cm的匀强磁场区域.微粒重力忽略不计.求:

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  1. (1) 带电微粒进入偏转电场时的速率v1
  2. (2) 偏转电场中两金属板间的电压U2
  3. (3) 为使带电微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B至少多大?( =1.7)
如图所示,以O为坐标原点建立直角坐标系,等边三角形OMN边长为a,其内部存在垂直纸面向里的匀强磁场,MN边界上有一绝缘挡板,第一象限内有沿y轴负方向的匀强电场.现有一质最为m,电荷最为q的带正电微粒从y轴上的P点,以初速度v0沿x轴正方向射入电场,从x轴上的Q点平行于ON方向进入三角形磁场区域,在磁场中偏转后垂直打在挡板MN的中点E上,并以原速率弹回,且带电微粒的电量保持不变.最后从y轴上的F点射出第四象限.Q、E、F三个点均未在图中标出,带电微粒的重力不计.求:

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  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) 带电微粒从P点运动到F点的总时间.
在如图甲所示的直角坐标系中,两平行极板MN垂直于y轴,N板在x轴上且其左端与坐标原点O重合,极板长度l=0.08m,板间距离d=0.09m,两板间加上如图乙所示的周期性变化电压,两板间电场可看作匀强电场.在y轴上(0,d/2)处有一粒子源,垂直于y轴连续不断向x轴正方向发射相同的带正电的粒子,粒子比荷为 =5×107C/kg,速度为v0=8×105m/s.t=0时刻射入板间的粒子恰好经N板右边缘打在x轴上.不计粒子重力及粒子间的相互作用,求:

  1. (1) 电压U0的大小;
  2. (2) 若沿x轴水平放置一荧光屏,要使粒子全部打在荧光屏上,求荧光屏的最小长度;
  3. (3) 若在第四象限加一个与x轴相切的圆形匀强磁场,半径为r=0.03m,切点A的坐标为(0.12m,0),磁场的磁感应强度大小B= ,方向垂直于坐标平面向里.求粒子出磁场后与x轴交点坐标的范围.
在平面坐标系第Ⅰ、Ⅱ象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场,在第Ⅲ象限内有M、N两个竖直平行金属板,板间的电压为U,在第Ⅳ象限内有沿y轴正方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子(不计粒子重力)从靠近M板的S点由静止开始做加速运动,从y轴上y=-l处的A点垂直于y轴射入电场,从x=2l的C点离开电场,经磁场后再次到达x轴时刚好从坐标原点O处经过。求:

  1. (1) 粒子运动到A点的速度大小;
  2. (2) 电场强度E和磁感应强度B的大小;
  3. (3) 带正电粒子从A运动到O经历的时间。
如图所示,距离为d的平行金属板A、B间的电场强度为E,B板接地。靠近A板的M点有一放射源,能向各个方向发射质量为m,电量为-e的带电粒子,可以探测到B板上以N点为圆心、半径为r的圆形区域内都有带电粒子到达,粒子重力不计。求:

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  1. (1) 粒子运动加速度a的大小;
  2. (2) 粒子初速度的最大值v0
  3. (3) 粒子到达B板的最大动能Ekm
如图所示:P、Q为两块带等量异种电荷的平行金属板,板长L=8×10-2m,板间距为d=4×10-2m,板间匀强电场的方向垂直极板由P指向Q,场强大小E=5×104N/C,有一带正电且电量q=1×10-8C,质量m=1×10-11kg的微粒(不计重力),从P板边缘以平行极板的速度v0射入电场,并能恰好能从板右侧边缘飞出

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  1. (1) 求微粒所受的电场力F的大小;
  2. (2) 求微粒飞入平行极板的速度v0大小;
  3. (3) 求微粒飞出平行板时的速度v大小。
如图所示,静止的电子在经加速电压为 的加速电场加速后,从两极板MN的中轴线垂直进入偏转电场,然后射出。若已知两极板MN间距为d,板长为l,电子质量为m,电荷量为e,重力不计,求:

  1. (1) 带电粒子经加速电场加速后的速度大小
  2. (2) 带电粒子在偏转电场中运动的时间t;
  3. (3) 偏转电场两个极板间所能加最大电压
如图所示,在光滑的水平面上有一直角坐标系,其中在第一象限的范围内存在一沿方向的有界匀强电场,其场强大小 , 电场的上边界满足方程 , 在第三、四象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小未知,现在在电场线上边界各处依次静止释放比荷的带负电微粒(不计重力),发现经过一段时间后,所有带电微粒均能通过从轴离开磁场区域。

  1. (1) 试写出带电微粒进入磁场时的速度大小与横坐标的关系式;
  2. (2) 如果这些带电微粒离开磁场时的位置均在轴负半轴,求磁感应强度的大小范围;
  3. (3) 控制的大小在范围内,取不同的值,带电微粒都会在一定区域内离开磁场,求所有带电粒子离开磁场时的最大区域值和最小区域值。
如图所示,在某一真空区域存在三个相邻且有理想边界的与纸面平行的匀强电场,Ⅰ区两竖直边界间距为L,匀强电场水平向左,场强大小为E;Ⅱ区匀强电场竖直向下,大小未知,两竖直边界间距也为L,上下方电场分布区间足够大;Ⅲ区匀强电场大小也为E,方向与竖直方向成斜向右上方,电场区间足够大。现有一电子,质量为m、电量大小为e,在Ⅰ区左侧边界的点由静止释放,仅在电场力的作用下开始运动。试求:

  1. (1) 电子射出Ⅰ区进入Ⅱ区时的速度大小
  2. (2) 若电子射出Ⅱ区进入Ⅲ区时的速度方向与Ⅲ区的电场方向平行,求Ⅱ区的电场强度
  3. (3) 在满足第(2)问的前提下,电子从Ⅰ区左侧边界出发到首次回到Ⅰ区左侧边界的时间是多少。