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高中物理
电荷在电场中的偏转
电荷在电场中的偏转 知识点题库
如图所示,有一带电粒子贴着
A
板沿水平方向射入匀强电场,当偏转电压为
U
1
时,带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出;当偏转电压为
U
2
时,带电粒子沿②轨迹落到
B
板中间;设粒子两次射入电场的水平速度相同,则两次偏转电压之比为( )
A .
U
1
∶
U
2
=1∶8
B .
U
1
∶
U
2
=1∶4
C .
U
1
∶
U
2
=1∶2
D .
U
1
∶
U
2
=1∶1
在高能粒子研究中,往往要把一束含有大量质子和
α
粒子的混合粒子分离开,如图初速度可忽略的质子和
α
粒子,经电压为
U
的电场加速后,进入分离区。如果在分离区使用匀强电场或匀强磁场把粒子进行分离,所加磁场方向垂直纸面向里,所加电场方向竖直向下,则下列可行的方法是( )
A .
只能用电场
B .
只能用磁场
C .
电场和磁场都可以
D .
电场和磁场都不可以
如图所示,一束电子从静止开始经U′=5000V的电场加速后,从水平放置的一对平行金属板正中水平射入偏转电场中,若金属极板长L=0.05m,两极板间距d=0.02m,试求:
(1) 两板间至少要加U才能使电子恰不飞出电场?
(2) 在上述电压下电子到达极板时的动能.
图中虚线1、2、3、4表示匀强电场的等势面.一带正电的粒子只在电场力的作用下从a点运动到b点,轨迹如图中实线所示.下列说法中正确的是( )
A .
等势面1电势最低
B .
粒子从a运动到b,动能减小
C .
粒子从a运动到b,电势能减小
D .
粒子从a运动到b的过程中电势能与动能之和不变
一质量为m、带电量为+q的小球从距地面高为h处以一定的初速度水平抛出.在距抛出点水平距离为l处,有﹣根管口比小球直径略大的竖直细管,管的上口距地面
.为使小球能无碰撞地通过管子,可在管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强电场,如图所示,求:
(1) 小球的初速度v
0
.
(2) 电场强度E的大小.
(3) 小球落地时的动能E
K
.
如图,在平面直角坐标系xOy内,第1象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限以ON为直径的半圆形区域内,存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,从y轴正半轴上y=h处的M点,以速度v
0
垂直于y轴射入电场,经x轴上x=2h处的P点进入磁场,最后以速度v垂直于y轴射出磁场.不计粒子重力.求:
(1) 电场强度大小E;
(2) 粒子在磁场中运动的轨道半径;
(3) 粒子离开磁场时的位置坐标.
某空间存在一竖直向下的匀强电场和圆形区域的匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,如图所示.一质量为m,带电量为+q的粒子,从P点以水平速度v
0
射入电场中,然后从M点射入磁场,从N点射出磁场.已知,带电粒子从M点射入磁场时,速度与竖直方向成30°角,弧MN是圆周长的
,粒子重力不计.求:
(1) 电场强度E的大小.
(2) 圆形区域的半径R.
(3) 带电粒子从P点到N点,所经历的时间t.
如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即U
ab
=U
bc
, 实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点,据此可知以下说法中不正确的是( )
A .
三个等势面中,a的电势最高
B .
带电质点通过P点时的电势能比Q点大
C .
带电质点通过P点时的动能比Q点大
D .
带电质点通过P点时的加速度比Q点大
如图所示为两组平行板金属板,一组竖直放置,一组水平放置,今有一质量为m的电子静止在竖直放置的平行金属板的A点,经电压U
0
加速后通过B点进入两板间距为d、电压为U的水平放置的平行金属板间,若电子从两块水平平行板的正中间射入,且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板穿出,A、B分别为两块竖直板的中点,求
(1) 电子通过B点时的速度大小;
(2) 右侧平行金属板的长度;
(3) 电子穿出右侧平行金属板时的动能。
如图,有一矩形区域abcd,水平边ab长为
,竖直边ad长为h=1m. 质量均为m、带电量分别为+q和-q的两粒子,
.当矩形区域只存在场强大小为E=10N/C、方向竖直向下的匀强电场时,+q由a点沿ab方向以速率
进入矩形区域,轨迹如图。当矩形区域只存在匀强磁场时-q由c点沿cd方向以同样的速率
进入矩形区域,轨迹如图。不计重力,已知两粒子轨迹均恰好通过矩形区域的几何中心。则( )
A .
由题给数据,初速度
可求
B .
磁场方向垂直纸面向外
C .
-q做匀速圆周运动的圆心在b点
D .
两粒子各自离开矩形区域时的动能相等。
如图,带电粒子由静止开始,经电压为
的加速电场加速后,垂直电场方向进入电压为
的平行板电容器,经偏转落在下板的中间位置,为使同样的带电粒子,从同样的初始位置由静止加速、偏转后能穿出平行板电容器,下列措施可行的是( )
A .
保持
和平行板间距不变,减小
B .
保持
和平行板间距不变,增大
C .
保持
、
和下板位置不变,向上平移上板
D .
保持
、
和下板位置不变,向下平移上板
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)( )
A .
增大偏转电压U
B .
增大加速电压U
0
C .
减小偏转极板间距离
D .
将发射电子改成发射负离子
分别将带正电、负电和不带电的三个等质量小球,分别以相同的水平速度由
P
点射入水平放置的平行金属板间,已知上板带负电,下板接地三小球分别落在图中
A
、
B
、
C
三点,则( )
A .
A
带正电、
B
不带电、
C
带负电
B .
三小球在电场中加速度大小关系是:
a
A
>
a
B
>
a
C
C .
三小球在电场中运动时间相等
D .
三小球到达下板时的动能关系是
E
kC
>
E
kB
>
E
kA
如图所示,匀强电场中的A、B、C三点构成一个直角三角形,BC边垂直AC边,∠BAC=30°,BC边长度为d,已知电场方向与该直角三角形的某一边平行。一质量为m、电量为q、带正电的粒子(不计重力)在该电场中运动,经过A点时速度大小为v
0
、方向沿AB;经过BC边的中点D时,速度大小为v
D
, 方向与BC边垂直。以下选项正确的是( )
A .
电场方向与AC边平行
B .
A,B,C三点中B点电势最高
C .
D .
电场强度大小
两块水平平行放置的导体板如图1所示,大量电子(质量m、电量绝对值e)由静止开始,经电压为U
0
的电场加速后,连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间。当两板均不带电时,这些电子通过两板之间的时间为3t
0
;当在两板间加如图2所示的周期为2t
0
, 幅值恒为U
0
的周期性电压时,恰好能使所有电子均从两板间通过。求:
(1) 求偏转电场的板长L;
(2) 求偏转电场的板间距d;
(3) 求侧向位移分别为最大值和最小值时,电子在刚穿出两板之间时的动能之比。
如图1所示的平行板电容器板间距离为d,两板所加电压随时间变化图线如图2所示,t=0时刻,质量为m、带电量为q的粒子以平行于极板的速度v
0
沿平行板中轴线
射入电容器,t
1
=3T时刻射出电容器,带电粒子的重力不计,求:
(1) 平行板电容器板长L;
(2) 粒子射出电容器时偏转的角度φ;
(3) 粒子射出电容器时竖直偏转的位移y。
天文观测结果表明,暗物质可能大量存在于星系、星团、及宇宙中。暗物质湮灭会产生大量的高能正电子,正电子的质量为m,电量为e,通过寻找宇宙中暗物质湮灭产生的正电子是探测暗物质的一种方法(称为“间接探测”)。如图所示是某科研攻关小组为空间站设计的探测器截面图,在xOy坐标系中,
区域有垂直向外的磁场,
区域有垂直向里的磁场,磁感应强度的大小均为B;
区域有沿y轴负方向的匀强电场,电场强度
;
处放置一块探测板P;正方形铝筒的开口宽度为d,仅考虑沿x轴正方向射入铝筒的正电子。磁场、电场、板沿y方向的长度足够,正电子重力以及相互作用不计。
(1) 求能到达探测板上的正电子的最小入射速率
;
(2) 在
的分界线上,有正电子到达的区域长度为2d,求进入铝筒的正电子的最大速率
;
(3) 考察上述
、
两种速率的正电子,打在探测板上的最近距离是多少?
某空气净化设备装置可用于气体中有害离子的收集和分离,其简化原理如图甲所示,Ⅰ区为电场加速区,Ⅱ区为电场收集区。Ⅰ区和Ⅱ区之间是无场区。已知Ⅰ区中AB与CD两极的电势差为U,Ⅱ区中分布着竖直向下的匀强电场,且EG与FH间的距离为d,假设大量相同的正离子在AB极均匀分布,初速度为零开始加速,不考虑离子间的相互作用和重力影响。
(1) 若正离子的比荷为
,求该离子到达CD极时的速度大小。
(2) 若正离子的比荷为
,从EF边射入的正离子经电场偏转后恰好都射入FH边的收集槽内,收集槽的宽度FH = L,求Ⅱ区中匀强电场E的大小。
(3) 将Ⅱ区的匀强电场换成如图乙所示的匀强磁场,则电场收集区变成了磁场分离区,为收集分离出的离子,需在EF边上放置收集板EP,收集板下端留有狭缝PF,离子只能通过狭缝进入磁场进行分离。假设在AB极上有两种正离子,质量分别为m和M,且M = 4m,电荷量均为q。现调节磁感应强度大小和狭缝PF宽度,可使打在收集板EP右表面上的两种离子完全分离,为收集更多分离的离子,狭缝PF宽度的最大值为多少?(Ⅱ区中EF与GH间距足够大,不考虑出Ⅱ区后再次返回的离子)
平面直角坐标系
第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第四象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,如图所示。质量为m、电荷量为q的带正电粒子,从y轴上的M点,以垂直于y轴的初速度
射入电场,经由x轴上的N点进入磁场,最终粒子在P点垂直y轴离开磁场。已知M、N两点到原点距离分别为
,
, 不计粒子重力。
(1) 匀强电场的电场强度E的大小;
(2) 匀强磁场的磁感应强度B的大小。
如图所示的直角坐标系xOy平面内,y轴右侧有方向沿y轴负方向的匀强电场。质量为m、电量为q(q>0))的带电粒子从O点沿x轴正方向以速度
进入匀强电场,经时间t到达P点,OP连线与x轴正向成45°角。若撤去电场,加一个垂直xOy平面的匀强磁场,其他条件不变,粒子仍能通过P点。不计粒子的重力,求:
(1) 电场强度E的大小:
(2) 磁感应强度B的大小和方向。
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