带电粒子在平行板电容器中的运动

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1、带电粒子在平行板电容器中的运动满分:班级： 姓名： 考号：一、单选题（共 1小题）1. 如图所示，电子在电势差为口1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为”2的两块平行极板间的偏转电场中，在满足电子能射出平行极板区的条件下，下述四种情况中，定能使电子的偏转角8变大的是（）I叮二、多选题（共 1小题）2. 如图所示，平行金属板A、B水平正对放置，分别带等量异号电荷，一带电微粒水平射 入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么（）&A. 微粒从M点运动到N点动能一定增加B. 微粒从M点运动到N点电势能一定增加C. 微粒从M点运动到N点机械能可能增加D. 若微粒带正电荷，则

2、A板一定带正电荷三、计算题（共 3小题）3如图甲所示，水平放置的平行金属板A和B的距离为d,它们的右端放着垂直于金属板的 靶MN,现在A. B板上加上如图乙所示的方波形电压，电压的正向值为口，反向电压值为 一丁、，且每隔E变向1次。现将质量为m的带正电，且电荷量为q的粒子束从AB的中点0 以平行于金属板的方向00射入，设粒子能全部打在靶上而且所有粒子在A. B间的飞行时 间均为T。不计重力的影响，试问：(1) 定性分析在f = 0时刻从O点进入的粒子，在垂直于金属板的方向上的运动情况。(2) 在距靶MN的中心点多远的范围内有粒子击中？(3) 要使粒子能全部打在靶MN上，电压5的数值应满足什么条

3、件？(写出5、陀、甲今、T的关系即可)4如图所示，四分之一光滑绝缘圆弧轨道AP和水平绝缘传送带PC固定在同一竖直平面内， 圆弧轨道的圆心为O 半径为R； P点离地高度也为R,传送带PC之间的距离为L,沿逆时 针方向的传动，传送带速度v=_：“ ：，在PO的左侧空间存在方向竖直向下的匀强电场 质量为m、电荷量为+q的小物体从圆弧顶点A由静止开始沿轨道下滑，恰好运动到C端后 返回.物体与传送带间的动摩擦因数为卩，不计物体经过轨道与传送带连接处P时的机械能 损失，重力加速度为g.求：(1) 物体由P点运动到C点过程，克服摩擦力做功；(2) 匀强电场的场强 E 为多大；(3) 物体返回到圆弧轨道P点，

4、物体对圆弧轨道的压力大小.5.电路如图所示，电源电动势E=28 V,内阻r=2 Q,电阻R =12 Q, R =R =4 Q, R =81243Q, C为平行板电容器，其电容C = 3. 0 pF,虚线到两极板距离相等，极板长1=0. 20 m, 两极板的间距d=1. OxlOm.cRE*1t1求：(1) 若开关S处于断开状态，R上的电压是多少？3(2) 当开关闭合后，R上的电压会变化，那么电容器上的电压等于多少?(3) 若开关S断开时，有一带电微粒沿虚线方向以v0=2. 0 m/s的初速度射入C的电场中, 刚好沿虚线匀速运动，问：当开关S闭合后，此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的 电场

5、中，能否从C的电场中射出？(要求写出计算和分析过程，g取10m/s试求在0kT与kT-T时间内射出B板电子的速度各多大？(结果用U0、e、m表示) 在0T时间内，荧光屏上有两个位置会发光，试求这两个发光点之间的距离。(结果 用 L、 d 表示，) 撤去偏转电场及荧光屏，当k取恰当的数值时，使在0T时间内通过了电容器B板的 所有电子，能在某一时刻形成均匀分布的一段电子束，求k值。)四、解答题(共 5小题)6如图所示，A、B、C为三块水平放置的平行金属板，板的厚度不计，间距均为d. A、B板 中央有小孔，电路中三个电阻的阻值均为R,电源内阻也为R.现有一滴质量为m电荷量为 q的带正电液滴在距A板小

6、孔正上方为d的P处由静止开始下落，不计空气阻力，当地的重 力加速度为畧，当它达到C板时速度恰为零.试求：(1) 液滴从P处到达C板的过程中其电势能变化了多少？是增加还是减少？(2) 电源电动势的大小耀；7相距很近的平行板电容器，在两板中心各开有一个小孔，如图甲所示，靠近A板的小孔处 有一电子枪，能够持续均匀地发射出电子，电子的初速度为巾，质量为m,电量为-e,在2卩2AB两板之间加上图乙所示的交变电压，其中Ovkvl,；紧靠B板的偏转电场电 &压也等于U,板长为L,两板间距为d,距偏转极板右端处垂直放置很大的荧光屏PQ。 不计电子的重力和它们之间的相互作用，电子在电容器中的运动时间可以忽略不计

7、。8如图所示，在a、b两端有直流恒压电源，输出电压恒为U , R =400,右端连接间距 ab2d=0. 04m、板长l=10cm的两水平放置的平行金属板，板间电场视为匀强电场。闭合开关E ,将质量为m=1. 6x10-6kg、带电量q=3. 2x10-8C的微粒以初速度v=0. 5m/s沿两板中线水平射入板间。当滑动变阻器接入电路的阻值为150时，微粒恰好沿中线匀速运动，通过电动机 的电流为0. 5A。已知电动机内阻R=2Q,取g=10m/s2。试问：(1) 输出电压为U是多大？ab(2) 在上述条件下，电动机的输出功率和电源的输出功率？(3) 为使微粒不打在金属板上，R两端的电压应满足什么

8、条件?29示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的 图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。如图所示，图是示波管的原理图，它是由电 子枪、加速电场、竖直偏转电极YY、水平偏转电极XX和荧光屏等组成。电子枪发射的电 子打在荧光屏上将出现亮点。若亮点很快移动，由于视觉暂留，能在荧光屏上看到一条亮线(1) 质量为m电荷量为e的电子，从静止开始在加速电场中加速。加速电压为U,竖直偏 转电极YY之间的电压为U, YY之间的距离为d,电极极板的长和宽均为L,水平偏转电极2XX两极板间电压为0。若电子被加速后沿垂直于偏转电场的方向射入电场，并最终能打到荧 光屏上。 电子

9、进入偏转电场时的速度大小； 电子打到荧光屏上时的动能大小；(2) 如果只在偏转电极XX上加上如图所示的电压，试在答题卡的图上画出在荧光屏所 能观察到的亮线的形状。(3) 如果在偏转电极YY加上U=U sinet的电压，同时在偏转电极XX上加上图所示的ym电压，试在答题卡的图上画出所观察到的亮线的形状。如果在此基础上将扫描范围的频率 值减小到原来的一半，在答题卡的图中画出此时的图像。电-干枪,印速珏宀靠电軽10.如图所示，从电子枪射出的电子束(初速度不计)经电压U=2OOOV加速后，从一对金 属板Y和Y正中间平行金属板射入，电子束穿过两板空隙后最终垂直打在荧光屏上的O点。若现在用一输出电压为U

10、=160V的稳压电源与金属板YY连接，在YY间产生匀强电场，使2得电子束发生偏转。若取电子质量为9 x10-31kg， YY两板间距d=2.4cm，板长l=6.0cm，板的 末端到荧光屏的距离L=12cm，整个装置处于真空中，不考虑重力的影响，试回答以下问题：(1) 电子束射入金属板YY时速度为多大?加上电压后电子束打到荧光屏上的位置到O点的距离为多少？(3) 如果两金属板YY间的距离d可以随意调节(保证电子束仍从两板正中间射入)，其它条件都不变，试求电子束打到荧光屏上的位置到O点距离的取值范围。答案部分1考点：运动的合成与分解带电粒子在匀强电场中的运动试题解析：设电子被加速后获得初速为,则由

11、动能定理得:蚩旺=*和；，设极板长为1，则电子在电场中偏转所用时间：，；电子射出偏转电场时，平行于电场方向的速度：v=at，可得:心用矶_ 5，故一定能使电子的偏转角旧变大的是U变小,U2变大，故ACD错误，B正确。答案： D2. 考点：带电粒子在匀强电场中的运动 试题解析：以带电微粒为研究对象分析受力可知，微粒同时受到重力和电场力作用，由其运 动轨迹的弯曲方向仅可判断出重力与电场力合力向下，而电场力方向可能竖直向上，亦可能 竖直向下，故微粒从M点运动到N点合力做正功，其动能增大，机械能可能增加，A板带可 能带正电荷，亦可能带负电荷，故AC正确。故选 AC 答案： AC3. 考点：带电粒子在匀

12、强电场中的运动运动的合成与分解牛顿运动定律、牛顿定律的应用试题解析：（1）在f = 0时刻从O点进入的粒子，所受的电场力先向下后向上，则粒子先向 下匀加速运动，再向下匀减速运动。（2）当粒子在时刻进入电场中时，粒子将打在。点下方最远点，离。最远T 亠弧 T. 7 _5qUr-2 2md 2 21 祖d7 3T当粒子在时刻进入电场时，将打在心”点上方最远所以在距靶MN的中心。点到有粒子击中。11要使粒子能全部打在靶上，必须满足雹气解得：如答案：（1）先向下匀加速运动，再向下匀减速运动；（2）到（3）16md16md4. 考点：匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度牛顿运动定律、牛顿定律的应用动

13、能 和动能定理带电粒子在匀强电场中的运动试题解析：（1）物体由P点运动到C点过程，由Wff=yN， N=mg可得W =mgL2）从A到C由动能定理：mgR+qER - ymgL=0（3）物体从A到P由动能定理：卿牡+ E护所以：弓=A返回P过程，先加速后匀速运动，返回P的速度为：=v = 2gR在P点有牛顿第二定律:R解得爲“吨+幷許 由牛顿第三定律，物体对圆弧轨道的压力大小答案：(1)町二建坚込；(2)；(3)用二如+5. 考点：运动的合成与分解带电粒子在匀强电场中的运动电阻的串联、并联闭合电路的欧姆 定律试题解析：(1)S断开时，电阻R两端电压为叮电EA -亠出；.+ .?1= 16V(2

14、) S闭合后，外阻为R=6Q岛.十尽十彪路端电压为U= 善；s= 2IV&电容器上的电压等于电阻R两端电压为些二3禺+坨qU.(3) 设微粒质量为m,电量为q,当开关S断开时有：二吨dqU.当开关S闭合后，设微粒加速度为a,则沁a设微粒能从C的电场中射出，则水平方向:Lt=片竖直方向：尸加 由以上各式求得：y=6. 25x103m 2 故微粒不能从C的电场中射出。答案：(1) 16V；(2) 14V；(3)不能。6. 考点:带电粒子在匀强电场中的运动闭合电路的欧姆定律试题解析：(1)根据能的转化和守恒定律(或动能定理)可知，液滴从P处到达C板的过 程中其电势能增加，增加的电势能为.0(2)根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流大小为2;间的电势差为g二厂夙二#间的电势差为，根据动能定理，带电液滴从开始下落到C板的过程中, 有唧g.貂屈孕口二0，解得总二色件（3）带电液滴从开始下落到B板的过程中，根据动能定理,联立解得:答案：增加的电势能为E二3mgdE =7. 考点：带电粒子在匀强电场中的运动试题解析：试题分析：（1）电子经过AB之间的电场加速，设在0kT时间内通过B板后 速度为耳，kTT时间内通过B板电子的速度匕，据动能定理有，二g叨讨-+燃记2）电子进入偏转电场后做类平抛运动。L在偏转电场中，0kT时间内射出B板的电子的运动时间耳= 卩112 耳庄侧移量沪严二