带电粒子在交变电场中的运动.docx

带电粒子在交变电场中的运动带电粒子在交变电场中的运动1. 如图甲所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右|-极板电势随时间变化的规律如图乙所示，电子原来静止在左极板小孔处，I.临，不计电子的重力，下列说法正确的是()_I" 4手i药A. 从t=0时刻释放电子，电子始终向右运动，直到打到右极板上=1,1"'B. 从t=0时刻释放电子，电子可能在两极间振动C. 从t=774时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D. 从t=3T/8时刻释放电子，电子必将打到左极板上2、如图6所示，是一个匀强电场的电场强度随时间变化的图象，在这个匀强电场中有一个带电粒子，在n :图；t=0时刻由静止释放，若带电粒子只受电场力作用，则电场力 的作用和带电粒子的运动情况是()A. 带电粒子将在电场中做有往复但总体上看不断向前的运 动B. 03s内，电场力的冲量为零，电场力做功不等于零C. 3s末带电粒子回到原出发点D. 04s内电场力的冲量不等于零，而电场力做的功却为零3. 真空中有足够大的两个互相平行的金属板，a、b之间的距离为d，两板之间的电压为气=U气， 按如图9-10所示的规律变化，其周期为T，在t =0时刻，一带正电的的粒子仅在电场力作用下，"由a板 从静止向b板运动，并于t = nT (n为自然数)时刻恰好到达b板，求：若该粒子在t = jT时刻才从a板开始运动，那么粒子经历同样长，.的时间，它能运动到离a板多远的距离？若该粒子在t=jt时刻才从“二 n !a板开始运动，那么粒子经历多长的时间到达b板r E匚：一4、如图1所示，真空中相距d=5cm的两块平行金属板A、B与电源连接(图中未画出)，其 中B板接地(电势为零)，A板电势变化的规律如图2所示。将一个质量m=2.0X10一27 kg，电 量q=+1.6X10-i9C的带电粒子从紧临B板处释放，不计重力。求(1) 在t=0时刻释放该带电粒子，释放瞬间粒子加速度的大小；(2) 若A板电势变化周期T= 1.0X10-5 s，在t=0时将带电粒子图I从紧临B板处无初速释放，粒子达到A板时动量的大小；T 一、 T .(3) A板电势变化频率多大时，在t= T到t= T时间内从紧临B42板处无初速释放该带电粒子，粒子不能到达A板。(1) 电场强度e = U电场力F = qE =日, F = ma a = Uq = 4.0 x 109 m / s 2dddm(2) 粒子在0%时间内走过的距离为2 a(T)2 = 5.0 x 10-2m故带电粒子在t= T时，恰好到达A板根据动量定理，此时粒子动量 2p - Ft = 4.0 x 10-23 kg - m / s(3)带电粒子在t里t=匚向A板做匀加速运动，在t里t=色向A板做匀减速运动，速度 4224减为零后将返回。粒子向A板运动可能的最大位移s = 2 x 1 a(-)2 = 1 aT22 416要求粒子不能到达A板，有sVd由f=1,电势变化频率应满足f > 土 = 5.克x 104HzT16d5、A、B两块相距为d的平行金属板，加有如图4所示的交变电压u, t=0时A板电势高于B板，这时紧靠B板有质量为m,电量为e的电子，由静止开始在电场力作用下运动.要使电 子到达A板时具有最大动能，求：所加交变电压的频率最大不得超过多少?6、(2013年大纲卷)一电荷量为q (q>0)、质量为m的带电粒子在匀 强电场的作用下，在t=0时由静止开始运动，场强随时间变化的规律如 图所示，不计重力。求在t=0到t=T的时间间隔内(1) 粒子位移的大小和方向(2) 粒子沿初始电场反方向运动的时间7、如图(甲)为平行板电容器，板长l=0.1 m，板距d=0.02 m.板间电压如图(乙)示，电子 以v=1X 107 m/s的速度，从两板中央与两板平行的方向射.,入两板间的匀强电场，为使电子从板边缘平行于板的方向射 f 一出，电子应从什么时刻打入板间？并求此交变电压的频有' J 卜.件率.(电子质量 m=9.1X 10-31 kg,电量 e=1.6X10-19 C)'' 一 _，(?) *8. 电子水平方向匀速直线运动，竖直方向做变加速运动.要使电子从板边平行于板方向飞 出，则要求电子在离开板时竖直方向分速度为0，并且电子在竖直方向应做单向直线运动向 极板靠近.此时电子水平方向(尤方向)、竖直方向(y)方向的速度图线分别如图所示.9、如图甲所示，A、B为两块距离很近的平行金属板，板中央均有小孔.一电子以初动能 稣广120 eV,从A板上的小孔O不断地垂直于板射入A、B之间，在B板的右侧，偏转板M、 N组成一匀强电场，板长£=2X10-2 m，板间距离d=4X10-3 m；偏转板加电压为U2=20 V， 现在A、B间加一个如图乙所示的变化电压U在t=2 s时、间内，A板电势高于B板，则在U1随时间变化的第一周期|内.疽.：:(1)在哪段时间内，电子可从B板上小孔O'射出？ 一(2) 在哪段时间内，电子能从偏转电场右侧飞出？(由 于A、B两板距离很近，可以认为电子穿过A、B所用时间 很短，忽略不计)考点四带电粒子在复合场的运动1.一个带正电的粒子，从A点射入水平方向的匀强电场中，粒子沿直线AB运动，如图1 -9-21所示.已知AB与电场线夹角0=30°，带电粒子的质量m=1.0X10/-7 kg，电荷量q=1.0X10-1oC，A、B 相距乙=20 cm.(取 g=10 m/s2，结果 '保留两位有效数字)求：二(1) 粒子在电场中运动的性质，要求说明理由.i;(2) 电场强度的大小和方向.7二(3) 要使粒子从A点运动到B点，粒子射入电场时的最小速度是多少？晔壬展2. 如图所示，两带有等量异种电荷的平行金属板M、N竖直放置，两板间的/. 距离d=0.5 m，现将一质量m=1X10-2 kg、电荷量q=4X10-5 C的带电小 球从两极板上方A点以v =4 m/s的初速度水平抛出，A点距离两板上端的1 高度h=0.2m，之后小球恰好从靠近M板上端处进入两板间，沿直线运动碰 到N板上的B点，不计空气阻力，取g=10 m/s2.设匀强电场只存在于M、N 之间.求：(1)两极板间的电势差；(2)小球由A到B所用总时间；(3)小球到达B点时 的动能.3.在真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场.若将一个质量为m、带正电电量q的小球在此 电场中由静止释放，小球将沿与竖直方向夹角为37。的直线运动。现将该小球从电场中某点以初速度v0竖 直向上抛出，求运动过程中(取sin37o = 0.6,cos37o = 0.8 )/(1)小球受到的电场力的大小及方向；370/带电粒子在交变电场中的运动(2)小球运动的抛出点至最高点之间的电势差U.4、如图所示，一个带电量为q的油滴，从。点以速度v射入匀强电场中/的方向与电场方向成°角.已 知油滴的质量为m，测得油滴到达运动轨迹的最高点时，它的速度大小又为最高点的位置可能在O点上方的哪一侧？ 最高点处(设为N)与O点的电势差U NO. 电场强度E.v .求：(2)(3)(1)5、如图所示，BC是半径为R的1圆弧形的光滑且绝缘的轨道，位于竖直平面内，其下端与水平绝缘轨道4平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，电场强度为E。现有一质量为m、带正电q的小滑块(可 视为质点)，从C点由静止释放，滑到水平轨道上的A点时速度减为零。若已知滑块与水平轨道间的动摩 擦因数为U，求：BCO(1) 滑块通过B点时的速度大小；(2) 滑块经过圆弧轨道的B点时，所受轨道支持力的大小；(3) 水平轨道上A、B两点之间的距离。6. 如图甲所示，光滑绝缘的水平轨道AB与半径为R的光滑绝缘圆形a道 BCD 平滑连接，圆形轨道竖直放置，空间存在水平向右的匀强电 场，场强为E.今有一质量为m、电荷量为q的滑块，其所受的电场力大小等 于重力.滑块在A点由静止释放，若它能沿圆轨道运动到与圆心等高的D点， 则AB至少为多长？7、(2013年新课标II卷)如图，匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道，轨道平面与电场方向平行。a、b为轨道直径的两端，该直径与电场方向平行。一电荷为q(q>0)的质点沿轨道内侧运 动，经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb不计重力，求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能。8、在光滑绝缘的水平面上,用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小 球A和B.A球的带电量为+2q,B球的带电量为-3q,组成一带电系统,如图所MN示，虚线MP为AB两球连线的垂直平分线，虚线NQ 与MP平行且相距4L.最初A和B分别静止于虚线 MP的两侧，距MP的距离均为L,且A球距虚线NQ的 距离为3L.若视小球为质点，不计轻杆的质量，在虚 线MP, NQ间加上水平向右的匀强电场E后,求：(1) B球刚进入电场时，带电系统的速度大小.(2) 带电系统从开始运动到速度第一次为零所需时 间以及B球电势能的变化量.PQ9.如图甲所示，竖直平面上有一光滑绝缘的半圆形轨道，处于水平方向且与轨道平面平行的匀强电场中，轨道两端点A、C 高度相同，轨道的半径为R. 一个质量为m的带正电的小球从槽右端的A处 无初速度地沿轨道下滑，滑到最低点B时对槽底压力为2mg.求小球在滑动过 程中的最大速度.