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4场中运动


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九、带电粒子在电场中的运动
课堂同步 1.下列粒子从静止状态经过电压为 U 的电场加速后,速度最大的是( A.质子( 1 H)
1



B.氘核( 1 H)

2

C.α 粒子( 2 H

e)

4

D.钠离子(Na )

+

2.让质子和氘核的混合物沿着与电场垂直的方向进入匀强电场, 要使它们最后偏转角相 同,这些粒子进入电场时必须具有相同的 ( ) A.初速度 B.动量 C.动能 D.质量 3. 如图 1-61 所示,电子在电势差为 U1 的加速电场中由 静止开始运动,然后射入电势差为 U2 的两块平行板间的电场 中,入射方向跟极板平行,整个装置处于真空中,重力可忽略. φ 在满足电子能射出平行板的条件下,下述四种情况中,一定 能使电子的偏角φ 变大的是 ( ) U2 U1 A.U1 变大,U2 变大 B.U1 变小,U2 变大 + v + C.U1 变大,U2 变小 D.U1 变小,U2 变小 图 1-61 4.一电子以初速度 V0 沿垂直场强方向射入两平行金属 板间的匀强电场中, 现减小两板间的电压, 则电子穿越两平行板所需的时间 ( ) A.随电压的减小而减小 B.随电压的减小而增大 C.与电压减小与否无关 D.随两板间距离的增大而减少 5.带电粒子经加速电场加速后垂直进入两平行金属板间的偏转电场, 要使它离开偏转电 场时偏转角增大,可采用的方法有 ( ) A.增加带电粒子的电荷量 B.增加带电粒子的质量 C.增高加速电压 D.增高偏转电压 6.一束带有等量电荷量的不同离子从同一点垂直电场线进入同一匀强偏转电场, 飞离电 场后打在荧光屏上的同一点,则 ( ) A.离子进入电场的初速度相同 B.离子进入电场的初动量相同 C.离子进入电场的初动能相同 D.离子在电场中的运动时间相同 7.个氢离子以速度 v 垂直电场方向飞入平行板电容器的两板间, 它飞离电场时的偏转距 离为 d.如果换成一个两价氦离子以速度 2v 沿同样的方向飞入该电场, 则飞离电场时的偏转 距离为多大?

8.如图 1-62 所示,一个电子以 4×10 m/s 的速度沿与电场垂直的 方向从 A 点飞进匀强电场,并且从另一端 B 点沿与场强方向成 150°角 方向飞出,那么,A、B 两点间的电势差为多少伏?(电子的质量为 9.1× -31 10 kg). 图 1-62 课后巩固 1.一带电粒子在电场中只受电场力作用时,它不可能出现的运动状态是 A.匀速直线运动 B.匀加速直线运动 C.匀变速曲线运动 D.匀速圆周运动 2.对公式 v ?
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6

(

)

2 qU / m 的适用条件,正确的有





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A.只适用于匀强电场中,v0=0 的带电粒子被加速 B.只适用于匀强电场中,粒子运动方向和场强方向平行的情况 C.只适用于匀强电场中,粒子运动方向和场强方向垂直的情况 D.适用于任何电场中,v0=0 的带电粒子被加速 3.在平行板电容器 A、B 两板上加上如图 1-63 所示的电压,开始 B 板的电势比 A 板高, 这时两板中间原来静止的电子在电场作用下开始运动,设电子在运动中不与极板发生碰撞, 则下述说法正确的是(不计电子重力)( ) A.电子先向 A 板运动,然后向 B 板运动,再返回 A 板做周期性来回运动 B.电子一直向 A 板运动 C.电子一直向 B 板运动 D.电子先向 B 板运动,然后向 A 板运动,再返回 B 板做来回周期性运动

-15 -9 4 图 1-63 4.一质量为 4.0×10 kg、电量为 2.0×10 C 的带正电质点,以 4.0×10 m/s 的速 度垂直于电场方向从 a 点进入匀强电场区域,并从 b 点离开电场区域.离开电场时的速度为

5.0×10 m/s.由此可见,电场中 a、b 两点间的电势差 U a ? U b ?

4

V.带电质点离开电

场时,速度在电场方向的分量为 m/s.不考虑重力作用. 5.证明质量和带电量各不相同的带电粒子在同一加速电场中由静止加速后,垂直进入 同一匀强偏转电场,它们的轨迹相同.

6.如图 1-64 所示,相距为 d 的两平行金属板 M、N 与电池组相连后,其间形成匀强电 场,一带正点粒子从 M 极板边缘垂直于电场方向射入,并打在 N 极板的正中央。不计重力, 现欲把 N 极板远离 M 极板平移,使原样射入的粒子能够射出电场,就下列两种情况求出 N 极板至少移动的距离.⑴电键闭合; ⑵把闭合的 电键打开.

提速训练 1.如图 1-65 所示,有一电子(电量为 e)经电压 U0 加 速后,进入两块间距为 d、电压为 U 的平行金属板间.若电子从 两板正中间垂直电场方向射入,且正好能穿过电场.求⑴金属板 AB 的长度;⑵电子穿出电场时的动能.

图 1-64

图 1-65

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2.如图 1-66 所示的示波管,电子由阴极发射后,经电子枪加速水平飞入偏转电场,最 后打在荧光屏上,已知加速电压为 U1,偏转电压为 U2, 两偏转极板间距为 d,板长为 L1,从偏转极板到荧光屏的 距离为 L2,求电子打在荧光屏上的偏距 OP. 图 1-66

高考链接 1.如图 1-67 所示, 是一个说明示波管工作原理的示意图, 电子经电压 U1 加速后以速度 v0 垂直进入偏转电场,离开电场时的偏转量是 h,两平行板间距离为 d,电势差是 U2,板长 是 L.为提高示波管的灵敏度(每单位电压引起的偏转量)可采用以下哪些方法 A.增大两板间电势差 U2 C.尽可能使板距 d 小一些 B.尽可能使板长 L 短一些 D.使加速电压 U1 升高一些 ( )

图 1-67

图 1-68
-5

2.喷墨打印机的结构如图 1-68 所示,其中墨盒可以发出墨汁微滴,其半径约为 10 m, 此微滴经过带电室时被带上负电, 带电的多少由计算机按字体变化高低位置输入信号加以控 制。 带电后的微滴以一定的初速度进入偏转电场, 带电微滴经过偏转电场发生偏转后打倒纸 上, 显示出字体, 无信号输入时, 墨汁微滴不带电, 径直通过偏转板而注入回流槽流回墨盒。 设偏转板长 1.6cm,两板间的距离为 0.50cm,偏转板的右端距纸 3.2cm。若一个墨汁微 -10 滴的质量为 1.6×10 kg,以 20m/s 的初速度垂直于电场方向进入偏转电场,两偏转板间的 3 电压是 8.0×10 V,若墨汁微滴打倒纸上的点距原射入方向的距离是 2.0mm,求这个墨汁微 滴通过带电室的电量是多少? (不计空气阻力和重力, 可以认为偏转电场只局限在平行板电 容器内部,忽略边缘电场的不均匀性。 )为了使纸上的字体放大 10%,请你分析提出一个可 行的方法。

答案: 课堂同步:1.B 2.C 3.B 4.C 5.D 6.C 7.d/8 8.136.5V 2 4 课后巩固:1.AD 2.D 3.C 4. 9.0×10 ,3.0×10 5. 略 6. 3d, d 提速训练:1. (1) d
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2a0 u

(2) e ( u 0 ?

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)

2.

L 1U 2 ( L 1 ? 2 L 2 ) 4U 1 d

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高考链接:1.C 2. 1.25×10 C,y∝U,使偏转电压增至 8.8×10 V;y∝(L/2+L′) 增加偏转极板右端与纸的距离 L′为 L″,L″=3.6cm

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