二部分不计重力的带电粒子的运动(二版).docVIP

【基本思想】 ①带电粒子在电场中运动涉及机械能和电势能间的相互转化，因此可以考虑运用能量守恒定律或动能定理等从能量角度处理问题； ②带电粒子在匀强电场中运动可分为电加速和电偏转。对电偏转问题主要体现由曲化直的转化思想。 1. 如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子以速度从水平放置的平行金属极板A、B左端正中央飞入电场，已知极板长L，板间距离d，两板间的电势差为U。（不计带电粒子的重力） (1)若带电粒子能从两极板间射出，求粒子射出电场时的侧移量； (2)若带电粒子不能从两极板间射出，求粒子到达金属板时的速度； (3)若带电粒子恰能从两极板间射出，当入射速度变为时，要使粒子仍能恰好穿过电场，两极板间距应变为多大? 【答案】(1) ；(2) ；(3)2d 2.如图所示，空间的虚线框内有匀强电场，、、是该电场的三个等势面，相邻等势面间的距离均为05cm，其中为零势能面一个质量为m，带电量为+q的粒子沿方向以初动能Ek自图中的P点进入电场，刚好从点离开电场已知=2cm。粒子的重力忽略不计。下列说法中正确的是 A．该粒子通过等势面时的动能是1.25Ek B．该粒子在P点时的电势能是Ek C．该粒子到达点时的动能是2EkD．该粒子到达点时的电势能是-0.5Ek 3.（定性分析）如图所示，水平放置的平行金属板A、B连接一电压恒定的电源，两个电荷M和N同时分别从极板A的左边缘和两极板的正中间沿水平方向同时进入板间电场（运动轨迹在同一平面内），两个电荷恰好在板间某点相遇。若不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用，则下列说法中正确的是 A．电荷M的比荷大于电荷N的比荷 B．两个电荷在电场中运动的加速度可能相等 C．从两个电荷进入电场到两个电荷相遇，电场力对电荷M做的功一定大于电场力对电荷N做的功 D．电荷M进入电场的初速度大小与电荷N进入电场的初速度大小一定相同 α粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板中心。已知质子电荷为e，质子和中子的质量均视为m，忽略重力和空气阻力的影响，求： ⑴极板间的电场强度E； ⑵α粒子在极板间运动的加速度a； ⑶α粒子的初速度v0。 【变式练习1】如图所示，abcd是一个正方形盒子．cd边的中点有一个小孔e．盒子中有沿ad方向的匀强电场．一个质量为m带电粒子从a处的小孔沿ab方向以初速度v0射入盒内，并恰好从e处的小孔射出．求： （1）该带电粒子从e孔射出时的速度大小． （2）该过程中电场力对该带电粒子做的功．（不计粒子的重力） （3）若已知该带电粒子电量为q，正方形边长为L，试求该电场的场强。 【变式练习2】如图所示，abcd是一个正方形的盒子，在cd边的中点有一小孔e．盒子中存在着沿ad方向的匀强电场，场强大小为E．一粒子源不断地从a处的小孔沿ab方向向盒内发射相同的带电粒子，粒子的初速度为 ，经电场作用后恰好从e处的小孔射出．现撤去电场，在盒子中加一方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B（图中未画出），粒子仍恰好从e孔射出．（带电粒子的重力和粒子之间的相互作用力均可忽略） （1）所加的磁场方向如何？ （2）电场强度E与磁感应强度B的比值为多大？ ???? 5. 如图所示，某空间有一竖直向下的匀强电场，电场强度E=1.0×102V/m，一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中，在金属板的正上方高度h=0.80m的a处有一粒子源，盒内粒子以v0=2.0×102m/s的初速度向水平面以下的各个方向均匀释放质量为m=2.0×10-15kg，电荷量为q=+10-12C的带电粒子，粒子最终落在金属板b上。若不计粒子重力，求：（结果保留两位有效数字） ⑴粒子源所在处a点的电势； ⑵带电粒子打在金属板上时的动能； ⑶从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围（所形成的面积）；若使带电粒子打在金属板上的范围减小，可以通过改变哪些物理量来实现? 答（1）80V （2）1.2×10-10J （3）4m2；减小h或增大E． 6.（过程分析）如图所示，两平行金属板A、B长l＝8cm，两板间距离d＝8cm，A板比B板电势高300V，即UAB＝300V。一带正电的粒子电量q＝10-10C，质量m＝10-20kg，从R点沿电场中心线垂直电场线飞入电场，初速度v0＝2×106m/s，粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后，进入固定在中心线上的O点的点电荷Q形成的电场区域（设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响）。已知两界面MN、PS相距为L＝12cm，粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏EF上。求（）（静电力常数k＝9×109N·m2/C2 （1）粒子穿过界面PS时偏离中心线RO的距离多远？ （2）点电荷的电量。 ⑴ 12cm ； ⑵ Q=1.04×1