| 带电粒子在匀强电场中的直线运动 题目答案及解析

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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直线运动

如图,平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度,两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线从左向右通过电容器,则在此过程中,该粒子$(\qquad)$

["

做匀速直线运动,电势能不变

","

做匀加速直线运动,电势能增大

","

做匀减速直线运动,电势能增大

","

做变加速直线运动,电势能减小

"]
[["C"]]

根据粒子的运动情况可知,粒子所受电场力恒定且垂直于极板向上,合力恒定且与速度方向相反,故粒子做匀减速直线运动,电场力与速度方向成钝角,故电场力做负功,电势能增大。

故选:$\rm C$

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离子推进器是太空飞行器常用的动力系统。如图所示,某推进器由离子源、间距为且中心有小孔的两平行金属板、和边长为的立方体构成,其后端面为喷口,以金属板上的小孔为坐标原点,垂直立方体侧面和金属板建立、和坐标轴。、板之间存在方向沿轴正方向的匀强电场,、之间的电势差为。质量为、带电量为的氙离子从离子源飘出(离子初速度忽略不计),经、间电场加速穿过立方体,最后从端面射出。忽略离子间的相互作用,且射出的离子总质量远小于推进器的质量。 图甲为某粒子控制装置的内部结构图,、为两块相距很近的平行金属板,板中央有正对小孔和,板右侧靠近板处有关于连线对称放置的平行金属板、,、长,板间距离,两板间加有恒定电压,其内部偏转电场视为匀强电场。在右侧相距也为处有一垂直连线放置的粒子接收屏(屏足够大)。一束带正电的粒子以相同的初动能源源不断地从小孔垂直板射向,粒子的带电量为。现在、板间加上图乙所示的周期性变化的电压,其中板电势低于板时,为负值。若不计粒子穿过、板所用的时间,忽略粒子重力及粒子间的相互作用。求 如图所示,质量为、电荷量为的离子从处由静止释放,经电场加速后沿图中圆弧虚线匀速率地通过静电分析器,再从点垂直进入矩形有界匀强电场,电场左侧为离子接收屏。已知静电分析器通道内有均匀辐射方向分布的电场,加速电场的电压为,圆弧虚线的半径为,,离子重力不计。求: 一束含有氢同位素、、原子核的粒子流,由静止进入水平匀强电场加速后,在运动某一水平距离时,三种原子核的速度大小之比为 如图所示,一充电后的平行板电容器的两极板相距。在正极板附近有一质量为、电荷量为的粒子;在负极板有另一质量为、电荷量为的粒子。在静电力的作用下,两粒子同时从静止开始运动。已知两粒子同时经过平行于正极板且与其相距的平面。若两粒子间的相互作用可忽略,不计重力,则∶为 图甲为直线加速原理示意图,它由多个截面积相同的同轴金属圆筒依次组成,奇数序号与偶数序号圆筒分别与交变电源相连,交变电源两极间电压变化规律如图乙。在时,奇数圆筒比偶数圆筒电势高,此时序号为的金属圆板中央有一电子由静止开始在各狭缝间不断加速。若电子质量为,电荷量为,交变电源电压大小为,周期为。不考虑电子的重力和相对论效应,且忽略电子通过狭缝的时间。下列说法正确的是
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