带电粒子在交变电场中的运动

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时间:2018-11-02

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1、WORD格式可编辑能力训练7带电粒子在交变电场中的运动(时间60分钟,赋分100分)训练指要带电粒子在交变电场中的运动分析,涉及电场知识、力学知识等内容,随着科技的发展及高考试题应用性、实践性的增强和提高,本训练点知识在整个电磁学中的位置愈加显得重要.通过训练,逐步掌握此类问题的分析方法.第11题为创新题,使我们了解本训练点知识在实践中的应用.一、选择题(每小题5分,共25分)1.在两金属板(平行)分别加上如图2—7—1中的电压,使原来静止在金属板中央的电子有可能做振动的电压图象应是(

2、设两板距离足够大)图2—7—1图2—7—2(甲)2.有一个电子原来静止于平行板电容器的中间,设两板的距离足够大,今在t=0开始在两板间加一个交变电压,使得该电子在开始一段时间内的运动的v—t图线如图2—7—2(甲)所示,则该交变电压可能是图2—7—2(乙)中的哪些图2—7—2(乙)专业技术资料整理分享WORD格式可编辑3.一个匀强电场的电场强度随时间变化的图象如图2—7—3所示,在这个匀强电场中有一个带电粒子,在t=0时刻由静止释放,若带电粒子只受电场力的作用,则电场力的作用和带电粒子的运动

3、情况是图2—7—3A.带电粒子将向一个方向运动B.0~3s内,电场力的冲量等于0,电场力的功亦等于0C.3s末带电粒子回到原出发点D.2s~4s内电场力的冲量不等于0,而电场力的功等于04.一束电子射线以很大恒定速度v0射入平行板电容器两极板间,入射位置与两极板等距离,v0的方向与极板平面平行.今以交变电压U=Umsinωt加在这个平行板电容器上,则射入的电子将在两极板间的某一区域内出现.图2—7—4中的各图以阴影区表示这一区域,其中肯定不对的是图2—7—45.图2—7—5中A、B是

4、一对中间开有小孔的平行金属板,两小孔的连线与金属板面相垂直,两极板的距离为l,两极板间加上低频交变电流.A板电势为零,B板电势U=U0cosωt,现有一电子在t=0时穿过A板上的小孔射入电场,设初速度和重力的影响均可忽略不计,则电子在两极板间可能图2—7—5A.以AB间的某一点为平衡位置来回振动B.时而向B板运动,时而向A板运动,但最后穿出B板C.如果ω小于某个值ω0,l小于某个值l0,电子一直向B板运动,最后穿出B板专业技术资料整理分享WORD格式可编辑D.一直向B板运动,最后穿出B板

5、,而不论ω、l为任何值二、填空题(每小题6分,共12分)6.如图2—7—6(甲)所示,在两块相距d=50cm的平行金属板A、B间接上U=100V的矩形交变电压,(乙)在t=0时刻,A板电压刚好为正,此时正好有质量m=10-17kg,电量q=10-16C的带正电微粒从A板由静止开始向B板运动,不计微粒重力,在t=0.04s时,微粒离A板的水平距离是______s.图2—7—67.如图2—7—7所示,水平放置的平行金属板下板小孔处有一静止的带电微粒,质量m,电量-q,两板间距6mm,所加变化电场

6、如图所示,若微粒所受电场力大小是其重力的2倍,要使它能到达上极板,则交变电场周期T至少为_______.图2—7—7三、计算题(共63分)8.(15分)N个长度逐个增大的金属圆筒和一个靶,沿轴线排成一串,如图2—7—8所示(图中只画出了6个圆筒做为示意).各筒和靶相间的接到频率为f,最大电压为U的正弦交流电源的两端.整个装置放在真空容器中,圆筒的两底面中心开有小孔,有一质量为m,带电量为q的正离子沿轴线射入圆筒,并将在圆筒间及圆筒与靶间的缝隙处受到电场力的作用而加速(圆筒内都没有电场),缝隙

7、的宽度很小,离子穿过缝隙的时间可以不计.已知离子进入第一个圆筒左端的速度为v1,且此时第一、二两个圆筒间的电势差φ1-φ2=-φ,为使打到靶上的离子获得最大能量,各个圆筒的长度应满足什么条件?并求出在这种情况下打到靶上的离子动能.图2—7—89.(15分)如图2—7—9(甲)为平行板电容器,板长l=0.1m,板距d=0.02m.板间电压如图(乙)示,电子以v=1×107m专业技术资料整理分享WORD格式可编辑/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

8、方向射出,电子应从什么时刻打入板间?并求此交变电压的频率.(电子质量m=9.1×10-31kg,电量e=1.6×10-19C)图2—7—910.(15分)如图2—7—10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EkO=120eV,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L=2×10-2m,板间距离d=4×10-3m;偏转板加电压为U2=20V,现在A、B间加一个如图乙所示的变化电压U1,在t=2s时间内,A板电

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