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带电粒子偏转及圆周运动与电场的综合

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带电粒子在电场中偏转的三个重要结论

例:如图所示,质量为m电荷量为q的带电粒子以平行于极板的初速度v0射入长L板间距离为d的平行板电容器间,两板间电压为U,求射出时的侧移、偏转角和动能增量.

解:分解为两个独立的分运动:平行极板的匀速运动(运动时间由此分运动决定)

,垂直极板的匀加速直线运动,

得:

.偏角:

结论二、粒子垂直进入电场偏转射出后,速度的反向延长线与初速度延长线的交点为粒子水平位移中点。(就像是从极板间的处沿直线射出.)

2 结论三、粒子垂直飞入电场偏转射出时,速度偏转角正切值(正切值(

结论一、无论带电粒子的m、q如何,只要经过同一加速电场加速,再垂直进入同一偏转电场,它们飞出的偏移量y和偏转角θ都是相同的,也就是轨迹完全重合.

l

)等于位移偏转角

)的两倍()。

如图所示,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的两块平行极板间的电场中,射入方向跟极板平行,整个装置处在真空中,

力可忽略,在满足电子能射出平行板区的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角θ变大的是( )

A.U1变大、U2变大 B.U1变小、U2变大 C.U1变大、U2变小 D.U1变小、U2变小

如图所示,电子由静止开始从A板向B板运动,当到达B极板时速度为v,保持两板间电压不变,则 ( ) A.当增大两板间距离时,v增大

B.当减小两板间距离时,v增大

C.当改变两板间距离时,v不变

D.当增大两板间距离时,电子在两板间运动的时间增大

1、如图所示,质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中O点静止释放后,分别抵达B、C两点,若AB=BC,则它们带电荷量之比q1∶q2等于 ( ) A.1∶2 B.2∶1 C.1∶2 D.2∶1

2、在水平向右的匀强电场中,有一质量为m,带正电的小球,用长为L的绝缘细线悬挂于O点,稳定时小球静止于A点,细线与竖直方向夹角为θ,如图所示,现给小球一个垂直于悬线的初速度,使小球恰能在竖直平面内做圆周运动,求: (1)小球运动过程中的最小速度; (2)小球在A点的初速度。

3、如图所示在方向竖直向下的匀强电场中,一个带负电q,质量为m且重力大于所受电场力的小球,从光滑的斜面轨道的点A由静止下滑,若小球恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而作圆周运动,问点A的高度h至少应为多少?

4、如图所示的装置是在竖直平面内放置光滑的绝缘轨道,处于水平向右的匀强电场中,以带负电荷的小球从高h的A处静止开始下滑,沿轨道ABC运动后进入圆环内作圆周运动。已知小球所受到电场力是其重力的3/4,圆滑半径为R,斜面倾角为θ=53°,sBC=2R。若使小球在圆环内能作完整的圆周运动,h至少为多少?(sin37°=0.6 sin53°=0.8)

5、如图所示,一半径为R的绝缘圆形轨道竖直放置,圆轨道最低点与一条水平轨道相连,轨道都是光滑的.轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,场强为E.从水平轨道上的A点由静止释放一质量为m的带正电的小球,为使小球刚好在圆轨道内做圆周运动,求释放点A距圆轨道最低点B

的距离s.已知小球受到的电场力大小等于小球重力的34倍.

6、.如图所示,一绝缘细圆环半径为r,其环面固定在水平面上,场强为E的匀强电场与圆环平面平行,环上穿有一电荷量为+q、质量为m的小球,可沿圆环做无摩擦的圆周运动,若小球经A点时速度vA的方向恰与电场垂直,且圆环与小球间沿水平方向无力的作用,(1)求小环运动到A点的速度vA是多少?(2)当小球运动到与A点对称的B点时,小球对圆环在水平方向上的作用力FB是多少?(3)若E= mg/q,小球最大动能为多少?

7、质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域.汤姆孙发现电子的质谱装置示意如图所示,M、N为两块水平放置的平行金属极板,板长为L,板右端到屏的距离为D,且D远大于L,O′O为垂直于屏的中心轴线,不计离子重力和离子在板间偏离O′O的距离.以屏中心O为原点建立xOy直角坐标系,其中x轴沿水平方向,y轴沿竖直方向.设一个质量为m、电荷量为q的正离子以速度v沿O′O的方向从O′点射入,板间不加电场和磁场时,离子打在屏上O点.若在两极板间加一沿+y方向场强为E的匀强电场,求离子射到屏上时偏离O点的距离y.

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