电荷在电场中的偏转 知识点题库

如图为磁流体发电机的示意图,流体中的正、负离子均受到匀强磁场的作用,向M、N两金属极板运动。下列说法正确的是(       )

A . 正离子向M极偏转,负离子向N极偏转 B . 正离子向N极偏转,负离子向M极偏转 C . 正、负离子均向N极偏转 D . 正、负离子均向M极偏转

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. (1) 带电粒子刚出小孔O1时的速度大小;

  2. (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. (3) 左右两部分磁场的方向和磁感应强度B的大小.

电场线如图,某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点,带电粒子的运动轨迹如图所示,可以判定(   )

A . A点的电势低于B点的电势 B . 在A点的加速度大于在B点的加速度 C . 粒子带正电 D . 粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能
如图所示,在范围很大的水平向右的匀强电场中,一个电荷量为-q的油滴,从A点以速度v竖直向上射人电场.已知油滴质量为m,重力加速度为g,当油滴到达运动轨迹的最高点时,测得它的速度大小恰为v/2,问:

 

  1. (1) 电场强度E为多大?
  2. (2) A点至最高点的电势差为多少?
一束电子流在经U0=5 000V的加速电场由静止加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示.若两板间距d=1×10﹣3m,板长L=5×10﹣3m,那么,

  1. (1) 电子离开加速电场时速度v0多大?(结果用字母e、U0、m表示)
  2. (2) 要使电子刚好从平行板间边沿飞出,两个极板上应加多大电压?(可以得到具体数值)
为研究静电除尘,有人设计了一个盒状容器,如图所示,容器侧面是绝缘的透明有机玻璃,上下底面是金属板。当金属板连接到高压电源正、负两极时,在两金属板间产生匀强电场。现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内,颗粒带负电,不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力,并忽略烟尘颗粒所受重力。闭合开关S后,下列说法正确的是(   )

A . 烟尘颗粒向下运动 B . 两金属板间电场方向向上 C . 烟尘颗粒在运动过程中电势能减小 D . 烟尘颗粒电荷量可能是电子电荷量的1.5倍
如图所示,平行金属板长为L,一个带电为+q、质量为m的粒子以初速度v0紧贴上板垂直射入电场,刚好从下板边缘射出,末速度恰与下板成30°角,粒子重力不计,求:
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  1. (1) 粒子末速度大小;
  2. (2) 电场强度;
  3. (3) 两极板间距离.
在光滑水平桌面上建立直角坐标系xoy , 俯视图如图所示。一质量为1kg的小球(可视为质点)从y轴上的P点处以速度v0沿x轴正方向射出,同时小球受到一个沿y轴负方向的水平恒力F=1.6N作用,其运动轨迹经过AB两点,其坐标分别为(5cm,0)、( 10cm,-15cm).求:

  1. (1) P点的坐标;
  2. (2) 小球从P点射出的初速度v0的大小.
如图所示,在电阻不计的边长为L的正方形金属框abcd的cd边上接  两个相同的电阻,平行金属板e和f通过导线与金属框相连,金属框内两虚线之间有垂直于纸面向里的磁场,同一时刻各点的磁感应强度B大小相等,B随时间t均匀增加,已知 ,磁场区域面积是金属框面积的二分之一,金属板长为L,板间距离为L.质量为m,电荷量为q的粒子从两板中间沿中线方向以某一初速度射入,刚好从f 板右边缘射出.不计粒子重力,忽略边缘效应.则(   )

A . 金属框中感应电流方向为abcda B . 粒子带正电 C . 粒子初速度为 D . 粒子在e、f间运动增加的动能为
如图所示,A为粒子源,已知极板A和极板B间的电压为U1 , 水平放置的平行带电板C、D间的电压为U2 , 平行带电板的长度为L,两板间的距离为d。现有一个质量为m、电荷量为q的带电粒子从粒子源A射出后(带电粒子的初速度可以忽略不计),被加速电压U1加速,并从两带电板C、D的中央水平射入,最后从右侧射出。不计带电粒子的重力,求:

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  1. (1) 带电粒子在射出B板时的速度大小;
  2. (2) 带电粒子从C、D间的电场飞出时,偏离入射方向的距离;
  3. (3) 如果CD间的电压U2可以调节,要使带电粒子不会打在极板D上,其他条件不变,电压U2应满足什么条件?
如图质子( )、氘核( )和α粒子( )都沿平行板电容器两板中线OO'方向垂直于电场线射入板间的匀强电场,射出后都打在同一个与OO'垂直的荧光屏上,使荧光屏上出现亮点。则下列说法中正确的是(   )

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A . 若它们射入电场时的速度相等,在荧光屏上将出现3个亮点 B . 若它们射入电场时的动量相等,在荧光屏上将出现3个亮点 C . 若它们射入电场时的动能相等,在荧光屏上将出现3个亮点 D . 若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场的,在荧光屏上将出现3个亮点
图甲为两水平金属板,在两板间加上周期为T的交变电压u,电压 u随时间 t 变化的图线如图乙所示.质量为 m、重力不计的带电粒子以初速度v0 沿中线射入两板间,经时间T从两板间飞出。下列关于粒子运动的描述正确的是(   )

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A . t=0 时入射的粒子,离开电场时偏离中线的距离最大 B . t= T 时入射的粒子,离开电场时偏离中线的距离最大 C . 无论哪个时刻入射的粒子,离开电场时的速度方向都沿水平方向 D . 无论哪个时刻入射的粒子,离开电场时的速度大小都相等
如图所示,平行板电容器水平放置,其板间距离为d。一质量为m、电荷量为q的带电液滴,以初速度 从电容器左端沿两板间的中线水平射入电容器,液滴恰好做匀速直线运动。已知重力加速度为g , 不计空气阻力。

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  1. (1) 求电容器两板所接电源的电动势
  2. (2) 现只将电源更换为电动势为原来2倍的新电源(电源正负极不变),带电液滴仍以初速度 从电容器左端沿两板间的中线水平射入电容器,结果液滴刚好从某金属板右端飞出。求电容器极板的长度L
图为示波器的核心部件示波管的原理示意图,电子枪发射出的电子经加速电场(加速电压大小为 )加速后,再经过偏转电场后打在荧光屏上。偏转电极Y和 之间的电压为 ,X和 之间的电压为 ,若 均为0,则电子打在荧光屏上的中心点;若电子打在荧光屏上的区域③,则极板X的电势极板 的电势,极板Y的电势极板 的电势。(均选填“大于”或“小于”)

有三个质量相等,分别带正电、负电和不带电的小球,从左上同一点以相同的水平速度先后射入匀强电场中,A、B、C三个小球的运动轨迹如图所示,A、B小球运动轨迹的末端处于同一竖直线上,则如图运动轨迹对应的过程(   )

A . 小球A带负电,B不带电,C带正电 B . 三小球运动的时间tA=tBC C . 小球B和小球C的末动能可能相等 D . 小球A和小球C的电势能变化绝对值可能相等
如图所示,真空室中电子枪连续均匀发出的电子(初速不计)经过V的加速电场后,由小孔S沿两个互相垂直的偏转电极的中心线射入。偏转电极的板长为m,极板相距m,偏转电极的板长也为m,极板相距m,且高度足够高。偏转电极的右侧与偏转电极的左侧相距为L,荧光屏与中心线垂直,且与偏转电极的右侧相距为L/2。两个偏转电极都不加电压时,电子束沿中心线打到荧光屏中心产生亮斑。现在电极间加电压 , 在电极间加电压的电压随时间t变化的图线分别如图所示。设极板间电场可看作是均匀的,且极板外无电场,在每个电子通过电场区域的极短时间内,电场均可视作恒定,能通过两偏转电极的电子均能打到荧光屏上。已知电子的电量 , 不计电子重力和电子间的相互作用。

  1. (1) 求电子从小孔S射出时的动能;
  2. (2) 求能通过偏转电极的电子数占总数的比例;
  3. (3) 求打到荧光屏上电子动能的范围;
  4. (4) 请通过计算定量画出电子打到荧光屏上的点形成的图线。
电视机的显像管中电子束的偏转是应用磁偏转技术实现的。如图甲所示为显像管的原理示意图,显像管中电子枪工作时阴极发射的电子(速度很小,可视为零)经过加速电场加速后,穿过以O点为圆心、半径为r的圆形磁场区域(磁场方向垂直于纸面),撞击到荧光屏上使荧光屏发光。已知电子质量为m,电荷量大小为e,加速电场的电压为U,在没有磁场时电子束通过O点打在荧光屏正中央的M点,OM间距离为a。偏转磁场的磁感应强度B随时间变化关系如图乙所示(Bm为未知量),t=0时射入磁场的电子打到荧光屏上的P点,PM间距离为b。假设荧光屏面积足够大,电子所受的重力、电子间的相互作用力均可忽略不计,也不考虑磁场(或电场)变化对电子束运动所造成的影响。由于电子经过加速电场后速度很大,同一电子在穿过磁场的过程中可认为磁场不变。

  1. (1) 请指出t=0时偏转磁场的方向,并求出电子打到P点时的速率v;
  2. (2) 若b=a,求Bm的大小;
  3. (3) 若其它条件不变,仅将圆形区域内的磁场换成匀强电场,电场方向垂直于纸面,且电场在垂直纸面方向上的分布区间足够长,场强E随时间变化关系如图丙所示,现测得荧光屏上所形成的“亮线”长度为2b,求场强的最大值Em。(由于电子的速度很大,同一电子穿过电场的过程可认为电场没有变化)
计算机断层(CT)扫描仪是医院常用设备,如图是部分结构的示意图。图中两对平行金属极板MN、EF分别竖直、水平放置。靠近M极板的电子从静止开始沿EF极板间的中线OO1 , 经MN间电场加速后进入EF板间,射出EF极板后打到水平放置的圆形靶台上。已知MN板间电压为U1 , EF极板长为L、间距为d;靶台直径为、与OO1的距离为d、左端与EF极板右端的水平距离也为;电子质量为m、电量为e;电子重力和所受空气阻力的影响可忽略。

  1. (1) 求电子穿过N极板小孔时的速度大小v1
  2. (2) 若电子刚好打在靶台左端,求EF极板所加电压U2
  3. (3) 若只改变EF极板间电压,使打在靶台上的电子动能最小,求此动能的最小值Emin
如图所示,一对平行金属板长为L,两板间距为d,两板间所加交变电压 , 交变电压的周期。质量为m、电荷量为e的电子从平行板左侧以速度沿两板的中线持续不断的进入平行板之间,已知所有电子都能穿过平行板,且最大偏距的电子刚好从极板的边缘飞出,不计重力作用,则(   )

A . 所有电子离开电场时速度都是 B . 所有电子在两板间运动的时间为T C . 时刻进入电场的电子,在两板间运动时最大侧位移为 D . 时刻进入电场的电子,在两板间运动时最大侧位移为
在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序。如图,是离子注入工作原理示意图,离子经电场加速后沿水平方向进入速度选择器,然后通过磁分析器,选择出特定比荷的离子,经偏转系统后注入处在水平面上的晶圆(硅片)。速度选择器、磁分析器和偏转系统中匀强磁场的磁感应强度大小均为B。方向均垂直纸向外;速度选择器和偏转系统中匀强电场的电场强度大小均为E,方向分别为竖直向上和直纸面向外。磁分析器截面是内外半径分别为R1和R2的四分之一圆弧,其两端中心位置M和N处各有一小孔;偏转系统中电场和磁场的分布区域是一棱长为L的正方体,晶圆放置在偏转系统底面处。当偏转系统不加电场和磁场时,离子恰好竖直注入到晶圆上的O点,O点也是偏转系统底面的中心。以O点为原点建立xOy坐标系,x轴垂直纸面向外。整个系统于真空中,不计离子重力,经过偏转系统直接打在晶圆上的离子偏转的角度都很小。已知当很小时,满足:

  1. (1) 求离子通过速度选择器后的速度大小v及磁分析器选择出的离子的比荷;
  2. (2) 当偏转系统仅加电场时,求离子注入到晶圆上的位置坐标(x1 , y1);
  3. (3) 当偏转系统仅加磁场时,设离子注入到晶圆上的位置坐标为(x2 , y2),请利用题设条件证明:y2=x1
  4. (4) 当偏转系统同时加上电场和磁场时,求离子注入到品圆上的位置坐标(x3 , y3),并简要说明理由。