电荷在电场中的加速 知识点题库

将电荷由静止释放,只在电场力的作用下运动时,下面的说法正确的是(   )

A . 无论是正电荷还是负电荷,总是由低电势点向高电势点运动 B . 无论是正电荷还是负电荷,总是由高电势点向低电势点运动 C . 无论是正电荷还是负电荷,总是向电势能变小的方向运动 D . 无论是正电荷还是负电荷,总是向电势能变大的方向运动

一台质谱仪的工作原理如图所示,电荷量均为+q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为零,这些离子经过加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,最后打在底片上,已知放置底片区域已知放置底片的区域MN =L , 且OM =L。某次测量发现MN中左侧2/3区域MQ损坏,检测不到离子,但右侧1/3区域QN仍能正常检测到离子. 在适当调节加速电压后,原本打在MQ的离子即可在QN检测到.

  1. (1) 求原本打在MN中点P的离子质量m

  2. (2) 为使原本打在P的离子能打在QN区域,求加速电压U的调节范围;

  3. (3) 为了在QN区域将原本打在MQ区域的所有离子检测完整,求需要调节U的最少次数。(取lg2=0.0301;lg3=0.477;lg5=0.699)

如图所示,离子发生器发射出一束质量为m,电量为q的离子,从静止经过加速电压U1加速后,获得速度v0并沿垂直于电场方向射入两平行板中央,受偏转电压U2作用后,以某速度离开电场,已知平行板长为L,两板间的距离为d,求:

  1. (1) v0的大小;

  2. (2) 离子在离开偏转电场时的横向偏移量y;

  3. (3) 离子在离开偏转电场时速度方向偏转角的正切.

将一质量为m的带电微粒(不计重力)放在电场中无初速度释放,则以下说法正确的是(   )

A . 带电粒子的轨迹一定和电场线重合 B . 带电粒子的速度方向总是与所在处的电场切线方向一致 C . 带电粒子的加速度方向总是与所在处的电场线切线方向重合 D . 带电粒子将沿电场线的切线方向抛出,做抛物线运动
带电粒子质量为m,电荷量为q,由静止经过电压为U1的加速电场加速后,进入两块间距为d、电压为U2的平行金属板间.若带电粒子从两板正中间平行于金属板的方向进入,且恰好能穿过电场.不计粒子重力,求:

  1. (1) 金属板的长度;

  2. (2) 粒子偏转角的正切值.

如图,M,N是在真空中竖直放置的两块平行金属板,板间有匀强电场,质量为m、电荷量为﹣q的带电粒子,以初速度v0由小孔进入电场,当M,N间电压为U时,粒子刚好能到达N板,如果要使这个带电粒子能到达M,N两板间距的 处返回,则下述措施能满足要求的是(   )

A . 使初速度减为原来的 B . 使M,N间电压提高到原来的2倍 C . 使M,N间电压提高到原来的4倍 D . 使初速度和M,N间电压都减为原来的
如图所示,一个静止的质量为m、带电荷量为q的带电粒子(不计重力),经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,粒子最后落到P点,设OP=x,下列图线能够正确反应x与U之间的函数关系的是(  )

A . B . C . D .
如图,从离子源产生的甲、乙两种离子,由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动,自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁场左边界竖直。已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1 , 并在磁场边界的N点射出;乙种离子在MN的中点射出;MN长为l。不计重力影响和离子间的相互作用。求:

  1. (1) 磁场的磁感应强度大小;
  2. (2) 甲、乙两种离子的比荷之比。
如图所示,有一比荷 =2×1010C/kg的带电粒子,由静止从Q板 经电场加速后,从M板的狭缝垂直直线边界a进入磁感应强度为B=1.2×10-2T的有界矩形匀强磁场区域后恰好未飞出直线边界b,匀强磁场方向垂直平面向里,a、b间距d=2×10-2m(忽略粒子重力与空气阻力)求:

  1. (1) 带电粒子射入磁场区域时速度v;
  2. (2) Q、M两板间的电势差UQM
如图所示,氢核 从极板A发出(初速度可忽略不计),经 A、B板间的电压U1加速,从B板中心孔沿中心线射出,然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),氢核进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直.已知M、N两板间的电压为U2 , 两板间的距离为d,板长为L1 , 氢核的质量为m,电荷量为q,不计氢核受到的重力及它们之间的相互作用力.求:

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  1. (1) 氢核穿过A板时速度的大小v0
  2. (2) 氢核从偏转电场射出时的侧移量y;
  3. (3) 先后让一束氢核和一束α粒子 通过上述加速和偏转电场后,两者轨迹是否重合,并理论分析。
如图所示为一真空示波管,电子从灯丝K发出(初速度不计),经灯丝与A板间的加速电压U1加速,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),电子进入 M、N间电场时的速度与电场方向垂直,电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压为U1 , M、N两板间的电压为U2 , 两板间的距离为d,板长为L1 , 板右端到荧光屏的距离为L2 , 电子的质量为m,电荷量为e。求:

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  1. (1) 电子穿过A板时的速度大小;
  2. (2) 电子从偏转电场射出时的竖直侧移量;
  3. (3) P点到O点的距离。
如图所示,M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板,两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值。静止的带电粒子带电荷量为+q,质量为m(不计重力),从点P经电场加速后,从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外,CD为磁场边界上的一绝缘板,它与N板的夹角为θ=30°,孔Q到板的下端C的距离为L,当M、N两板间电压取最大值时,粒子恰垂直打在CD板上,则下列说法正确的是(   )

A . 两板间电压的最大值 B . CD板上可能被粒子打中区域的长度 C . 粒子在磁场中运动的最长时间 D . 能打到N板上的粒子的最大动能为
如图所示,开始静止的带电粒子带电荷量为+q,质量为m (不计重力),从点P经电场加速后,从小孔Q进入右侧的边长为L的正方形匀强磁场区域(PQ的连线经过AD边、BC边的中点),磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外,若带电粒子只能从CD边射出,则(   )

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A . 两板间电压的最大值 B . 两板间电压的最小值 C . 能够从CD边射出的粒子在磁场中运动的最短时间 D . 能够从CD边射出的粒子在磁场中运动的最长时间
如图,氕氘氚三种粒子的质量之比为 ,电荷量之比为 ,三种粒子从同一位置无初速度地飘入电场线水平向右的加速电场E1 , 之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转,最后打在屏上,整个装置处于真空中,不计粒子重力及其相互作用,那么(   )

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A . 三种粒子打到屏上时速度一样大 B . 偏转电场E2对三种粒子做功一样多 C . 三种粒子一定打到屏上的同一位置 D . 三种粒子运动到屏上所用时间相同
如图所示,一电子枪发射出的电子(初速度很小,可视为零)进入加速电场加速后,垂直射入偏转电场,射出后偏转位移为y,要使偏转位移增大,下列哪些措施是可行的(不考虑电子射出时碰到偏转电极板的情况)(   )

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A . 增大偏转电压U B . 减小加速电压U0 C . 增大偏转电场的极板间距离d D . 将发射电子改成发射负离子
如图所示,在xOy平面的第一象限内放置平行金属网,OA与y轴重合,边缘落在坐标原点,两网正对,长度和间距均为L,AO和BC间的电势差恒为U0(U0>0);第二象限内正对放置平行金属板MN和PQ,板长和板间距离也均为L,PQ与x轴重合,边缘P点坐标为(- ,0),PQ与MN间电势差也为U0电子可以自OA和BC间任意位置由静止出发,设电子通过金属网时不与网发生碰撞,不考虑平行板电容器的边缘电场,不计电子所受重力。若电子自(L, )出发,求电子到达x轴的位置坐标。

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在直角坐标系中,两个边长都为l的正方形如图所示排列,第一象限正方形区域ABOC中有水平向左的匀强电场,电场强度大小为E0 , 第二象限正方形COED的对角线CE左侧CED区域内有竖直向下的匀强电场,三角形OEC区域内无电场。不考虑粒子的重力及粒子间的相互作用。

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  1. (1) 现有一带正电的粒子从AB边上的A点由静止释放,恰好能通过E点,求CED区域内的匀强电场的电场强度E1的大小。
  2. (2) 保持(1)问中电场强度不变,若在正方形区域ABOC内的某些点由静止释放与上述相同的带电粒子,要使所有的粒子都经过E点,则释放的坐标值x、y间应满足什么关系?
  3. (3) 保持(1)问中电场强度不变,将CED电场区域的直线边界CE变成曲线边界CE(图中未画出),边界CD、DE不变,曲线边界以下无电场。若在正方形区域ABOC内的AB边上各点由静止释放与上述相同的带电粒子,要使所有的粒子都同时经过E点,且粒子从A点静止释放运动E点的运动轨迹全部在电场区域。求曲线边界CE的曲线方程。
如图甲所示,A、B两块金属板水平放置,且A在B的正上方,两板相距为d=0.6cm,两板间加有一周期性变化的电压,当B板接地时,A板电势φA随时间变化的情况如图乙所示。现有一带负电的微粒在t=0时刻从B板中央小孔射入电场,若该带电微粒受到的电场力为重力的两倍,且射入电场时初速度可忽略不计。求:

  1. (1) 若粒子在板间的运动时间大于 ,在0~ ~T这两段时间内微粒的加速度大小和方向;
  2. (2) 要使该微粒不与A板相碰,所加电压的周期最长为多少(g=10m/s2);
  3. (3) 若该微粒以初速度v0=0.8m/s紧贴B板(不考虑电量的变化),从左边缘水平向右进入(2)中电场,为使微粒能在AB板间的右侧射出时的速度最大,则AB板需多长?最大速度多少?
如图所示,真空中平行金属板M、N之间的距离d为 ,有一个质量为 ,带电量为 的带电粒子位于M板旁,给两金属板加 直流电压。

  1. (1) 求带电粒子从M板由静止开始运动到达N板时的速度v大小;
  2. (2) 改变M、N两板的形状,两板之间的电场不再均匀,其他条件保持不变,那么带电粒子从M板由静止开始运动到达N板时的速度大小是否改变?请说明理由。
如图所示为真空示波管的示意图,电子从灯丝K发出(初速度不计),经灯丝与A板间的加速电压U1加速,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进入由两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直,电子经过偏转电场偏转打在荧光屏上的P点,已知M、N两板间的电压为U2 , 两板间的距离为d,板长为L1 , 板右端到荧光屏的距离为L2 , 电子的质量为m,电荷量为e。求:

  1. (1) 电子穿过A板时的速度大小;
  2. (2) 电子从偏转电场射出时的侧移量y1
  3. (3) 荧光屏上P点到中心位置O点的距离。