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高中 | 带电粒子在匀强电场中的偏转运动题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第一章 静电场
1.9 带电粒子在电场中的运动
带电粒子在匀强电场中的偏转运动
$J.J.$汤姆孙利用图所示的静电偏转管成功为阴极射线中带负电的粒子“验明正身”。
对于图中的阴极$K$和阳极$A$(阴极$K$相对于阳极$A$很小);
①$K$、$A$两极之间的电场线与等差等势面分布正确的是 ;
$\rm A$.$\rm B$.
$\rm C$. $\rm D$.
②一个带负电粒子从阴极$K$开始仅受电场力的作用由静止运动到阳极$A$。若粒子在电场中的动能为$E_\rm {k}$,电势能为$E_\rm {p}$,则 ;
$\rm A$.$E_\rm {k}$一直变大;$E_\rm {p}$一直变大
$\rm B$.$E_\rm {k}$一直变大;$E_\rm {p}$一直变小
$\rm C$.$E_\rm {k}$一直变小;$E_\rm {p}$一直变大
$\rm D$.$E_\rm {k}$一直变小;$E_\rm {p}$一直变小
根据电势差与电势的关系$U=Ed$可知电场强度越强,电势降低越快,即电场强度强的地方等差等势面的距离越近,电场线从正极指向负极;
故选:$\rm C$;
一个带负电粒子从阴极$K$开始仅受电场力的作用由静止运动到阳极$A$,电场力做正功,电势能$E_\rm {p}$一直变小,根据动能定理可知$E_\rm {k}$一直变大;
故选:$\rm B$;
在管外于$C$、$D$极板前后装有一对平行载流线圈,电流方向如图所示。
①这对载流线圈产生的磁场方向为 ;
$\rm A$. $\rm B$.
②线圈产生一个与$C$、$D$间匀强电场及粒子束运动方向均垂直的匀强磁场。调节载流线圈中的电流,可使粒子匀速通过$C$、$D$并射至荧光屏上$O$处。测得 $C$、$D$两板间的电势差为$U$,间距为$d$,磁感应强度为$B$。通过以上物理量可求得粒子速度$v=$ ;
根据通电线圈的安培定则可以得出磁场方向向里,故选:$\rm B$;
根据题意可以知道带电粒子在磁场中做匀速的直线运动,即$\dfrac{U}{d}q=qvB$
由此可以解得$v=\dfrac{U}{dB}$;
保持$C$、$D$间$U$、$d$不变,撤去磁场,带负电粒子能以初速度$v_{0}$经偏转电场至荧光屏的$P$处。$C$、$D$的水平长度为$L$,测得$O$、$P$两处的粒子直线径迹间的夹角为$\theta$,可求得该粒子的比荷$\dfrac{q}{m}$为$(\quad\ \ \ \ )$。
$\\dfrac{dv_{0}^{2}}{UL}\\cot\\theta$
","$\\dfrac{dv_{0}^{2}}{2UL}\\cot\\theta$
","$\\dfrac{dv_{0}^{2}}{2UL}\\tan\\theta$
","$\\dfrac{dv_{0}^{2}}{UL}\\tan\\theta$
"]带电粒子在垂直于电场方向做匀速直线运动,其运动时间为$t=\dfrac{L}{v_{0}}$
在平行于电场方向,根据牛顿第二定律$\dfrac{U}{d}q=ma$,$v_{y}=at$
根据速度分解的几何关系$\tan\theta=\dfrac{v_{y}}{v_{0}}$
由此可以解得$\dfrac{q}{m}=\dfrac{dv_{0}^{2}}{UL}\tan\theta$
故选:$\rm D$。
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