专题带电体在场中的运动1.doc

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1、专题——带电体在场中的运动一、带电体在电场中的运动1、示波器的示意图如图,金属丝发射出来的电子(初速度为零,不计重力)被加速后从金属板的小孔穿出,进入偏转电场。电子在穿出偏转电场后沿直线前进,最后打在荧光屏上。设加速电压U1=1640V,偏转极板长L=4cm,偏转板间距d=1cm,当电子加速后从两偏转板的中央沿板平行方向进入偏转电场。(1)偏转电压U2为多大时,电子束打在荧光屏上偏转距离最大?(2)如果偏转板右端到荧光屏的距离S=20cm,则电子束最大偏转距离为多少?2、半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,环上套有一质量为m

2、、带正电的珠子,空间存在水平向右的匀强电场,如图所示.珠子所受静电力是其重力的3/4倍.将珠子从环上最低位置A点静止释放,求:(1)珠子所能获得的最大动能和在最大动能处环对珠子的作用力;(2)要使珠子恰好能绕圆环做完整的圆周运动,则应在A点给珠子以多大的初速度?3、如图所示,在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45°角的绝缘直杆AC,其下端(C端)距地面高度h=0.8m。有一质量500g的带电小环套在直杆上,正以某一速度,沿杆匀速下滑,小环离杆后正好通过C端的正下方P点处。(g取l0m/s2)求:(1)小环离开直杆后运

3、动的加速度大小和方向。(2)小环从C运动到P过程中的动能增量。(3)小环在直杆上匀速运动速度的大小v0。4、如图所示,竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为R,下端与光滑绝缘水平面平滑连接,整个装置处于方向竖直向上的匀强电场E中.一质量为m、带电量为+q的物块(可视为质点),从水平面上的A点以初速度v0水平向左运动,沿半圆形轨道恰好通过最高点C,场强大小E<.(1)试计算物块在运动过程中克服摩擦力做的功(2)证明物块离开轨道落回水平面的水平距离与场强大小E无关,且为一常量.5、如图所示为一个模拟货物传送的装置,A是一个表面绝缘、质量M=

4、100kg、电荷量q=+6.0×10-2C的传送小车,小车置于光滑的水平地面上。在传送途中,有一个水平电场,电场强度为E=4.0×103V/m,可以通过开关控制其有无。现将质量m=20kg的货物B放置在小车左端,让它们以v=23m/s的共同速度向右滑行,在货物和小车快到终点时,闭合开关产生一个水平向左的匀强电场,经过一段时间后关闭电场,当货物到达目的地时,小车和货物的速度恰好都为零。已知货物与小车之间的动摩擦因数μ=0.1。(1)试指出关闭电场的瞬间,货物和小车的速度方向。(2)为了使货物不滑离小车的另一端,小车至少多长?(货物

5、不带电且体积大小不计,g取10m/s2)二、带电体在磁场中的运动6、如图所求,为一离子选择器,极板A、B间距为d,用来研究粒子的种类及偏向角,在A、B间加电压,B板电势高于A板电势,且A、B极板间的垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B1、P为一刚性内壁光滑绝缘的两端开口的直细管,右端开口在一半径为R的圆形磁场区域中心O点(即坐标原点),此磁场方向为垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B2(细管中不存在磁场)。细管的中心轴所在的直线通过S粒子源,粒子源可发出电荷量为q、质量为m速度大小、方向都不同的粒子,当有粒子人圆形区域磁场射

6、出时,其速度方向与x轴的夹角为偏向角。不计粒子重力。(1)若已知A、B间电压值为U,求从磁场B1射出粒子的速度v的大小;(2)若粒子能从圆形区域磁场B2射出时,其偏向角为,求A、B间的电压值U;(3)粒子能从圆形区域磁场B2射出时,A、B间的电压值应满足什么条件?7、如图所示,从阴极K发射的热电子(初速度不计),质量为m,电量为e,通过电压U加速后,垂直进入磁感应强度为B,宽为L的匀强磁场(磁场的上下区域足够大).求:(1)电子进入磁场时的速度大小;(2)电子离开磁场时,偏离原方向的距离d和偏转角α;8、如图14所示,一足够长的

7、矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场,在ad边中点O,方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角θ=30°、大小为v0的带正电粒子,已知粒子质量为m,电量为q,ad边长为L,ab边足够长粒子重力不计,求:(1)粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围。(2)如果带电粒子不受上述v0大小范围的限制,求粒子在磁场中运动的最长时间。三、带电体在复合场中的运动39、如图所示,在MN的左侧有两块正对的平行金属板P、Q,相距为d,板长为L=,两板带等量异种电荷,上极板带负电,下极板带正电,在MN的右侧某区域存在一

8、垂直纸面的矩形有界匀强磁场(图中未画出),其左边界和下边界分别与MN、AA′重合。现有一带电粒子以V0的初速度沿两板正中央OO′射入,恰好从下极板的边缘射出,后经矩形有界磁场偏转,垂直于MN从A点向左水平射出,A点与下极板距离为d。不计带电粒子重力,求:(1)粒

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