高中 | 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

如图所示,水平放置的平行板电容器与恒压直流电源连接,板间距离为$d$,一带电粒子恰好静止于电容器极板正中央。若保持下极板不动,用绝缘工具在极短时间内将上极板向上平移$\dfrac{d}{4}$,粒子打在极板上的动能为$E_{1}$;若保持上极板不动,用绝缘工具在极短时间内将下极板向上平移$\dfrac{d}{4}$,粒子打在极板上的动能为$E_{2}$。不计空气阻力和电容器充放电的时间,则$\dfrac{E_{2}}{E_{1}}$等于$(\qquad)$

["

$\\dfrac{3}{5}$

","

$\\dfrac{5}{3}$

","

$\\dfrac{3}{4}$

","

$\\dfrac{5}{4}$

"]
[["B"]]

开始时粒子平衡$q\dfrac{U}{d}=mg$

上极板上移,粒子所受合力向下,大小为$F_{1}=mg-q\dfrac{U}{\dfrac{5}{4}d}=\dfrac{1}{5}mg$

粒子将打在下极板上,其动能为$E_{1}=F_{1}\dfrac{d}{2}$

下极板上移,粒子所受合力向上,大小为$F_{2}=q\dfrac{U}{\dfrac{3}{4}d}-mg=\dfrac{1}{3}mg$

粒子将打在上极板上,其动能为$E_{\text{2}}=F_{\text{2}}\dfrac{d}{2}$$\dfrac{E_{2}}{E_{1}}=\dfrac{5}{3}$

故选:$\rm B$

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离子注入机是研究材料辐照效应的重要设备,其工作原理如图所示。从离子源释放的正离子(初速度视为零)经电压为的电场加速后,沿方向射入电压为的电场(为平行于两极板的中轴线)。极板长度为、间距为,关系如图所示。长度为的样品垂直放置在距极板处,样品中心位于点。假设单个离子在通过区域的极短时间内,电压可视为不变,当时。离子恰好从两极板的边缘射出。不计重力及离子之间的相互作用。下列说法正确的是 电子发生装置,产生初速度为的电子,经过加速电场的加速,进入偏转电场的运动,最后打在荧光屏上,加速电场两板间电势差为,偏转电场两板间电势差为且上板带负电,板长为,板间距为,偏转电场与荧光屏的距离为,知电子的质量为、电荷量为,其重力不计。分析: 如图所示,虚线左侧有一电场强度为的匀强电场,在两条平行的虚线和之间存在着宽为、电场强度为的匀强电场,在虚线右侧相距为处有一与电场平行的屏。现将一电子(电荷量为,质量为)无初速度地放入电场中的点,与虚线的间距为,最后电子打在右侧的屏上,连线与屏垂直,垂足为,求: 示波管是电子示波器的心脏。如图甲所示,它由电子枪、竖直方向偏转极板、水平方向偏转极板 和荧光屏组成。极板ʹ的长度为 ,间距为 ,极板两端加一定电压,其间的电场可视为匀强电场,忽略极板的边缘效应;极板间电压为零。电子刚离开金属丝时速度为零,从电子枪射出后以速度 沿极板中心线进入偏转极板,已知电子电荷量为 ,质量为 ,不计电子受到的重力。 如图所示,一质量、电荷量的带正电的粒子由静止经加速电场加速后,又沿极板中心轴线从点垂直进入偏转电场,并从另一侧射出打在竖直荧光屏上的点(图中未画出)。点是荧光屏的中心,已知加速电场电压,偏转电场电压,偏转电场极板的长度,板间距离,极板的右端到荧光屏的距离。不计粒子重力,求: 如图所示,水平绝缘轨道,其段光滑,段粗糙且长,为半径的光滑半圆轨道,竖直线右侧存在水平向右,场强为的匀强电场质量、电量可视为质点的带电滑块与固定于墙边的轻弹簧接触但不连接。从原长点向左压缩弹簧,当弹性势能时,由静止释放滑块。已知滑块与间的动摩擦因数,取重力加速度。
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