组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 静电场 > 带电粒子在电场中的运动 > 带电粒子在匀强电场中的偏转 > 带电粒子在匀强电场中做类抛体运动的相关计算
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:686 题号:16951848
如图所示为一种新型粒子收集装置,一个粒子源放置在立方体中心(固定在竖直轴上),粒子源可以向水平各方向均匀地发射一种带正电粒子,粒子的速率均相等。立方体处在方向竖直向下、场强的匀强电场中,立方体边长L=0.1m,除了上下底面为空外,其余四个侧面均为荧光屏。已知粒子的质量,电荷量,不考虑粒子源的尺寸大小、粒子重力以及粒子间的相互作用,粒子打到荧光屏上后被荧光屏吸收,不考虑荧光屏吸收粒子后的电势变化。
(1)若所有粒子都能打到荧光屏上,求粒子源发射粒子的速率范围;
(2)若粒子源发射出的粒子速率为,求:
①打在荧光屏上的粒子具有的最小动能
②打在荧光屏上的粒子数占发射粒子数的比例
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【推荐1】如图所示,在区域Ⅰ(0≤xL)和区域Ⅱ内分别存在匀强电场,电场强度大小均为E,但方向不同。在区域Ⅰ内场强方向沿y轴正方向,区域Ⅱ内场强方向未标明,都处在xOy平面内,一质量为m,电量为q的正粒子从坐标原点O以某一初速度沿x轴正方向射入电场区域Ⅰ,从P点进入电场区域Ⅱ,到达Ⅱ区域右边界Q处时速度恰好为零。P点的坐标为(L,0.5L)。不计粒子所受重力,求:
(1)带电粒子射入电场区域Ⅰ时的初速度;
(2)带电粒子在电场区域Ⅱ中从PQ的运动时间。
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【推荐2】如图甲为科技小组的同学们设计的一种静电除尘装置示意图,其主要结构有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道,其前、后板使用绝缘材料,上、下板使用金属材料。图乙是该主要结构的截面图,上、下两板与输出电压可调的高压直流电源(内电阻可忽略不计)相连。质量为m、电荷量大小为q的分布均匀的带负电的尘埃无初速度地进入A、B两极板间的加速电场。已知A、B两极板间加速电压为U0,尘埃加速后全都获得相同的水平速度,此时单位体积内的尘埃数为n。尘埃被加速后进入矩形通道,当尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和,同时尘埃被收集。通过调整高压直流电源的输出电压U可以改变收集效率η(被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值)。尘埃所受的重力、空气阻力及尘埃之间的相互作用均可忽略不计。在该装置处于稳定工作状态时:

(1)求在较短的一段时间Δt内,AB两极板间加速电场对尘埃所做的功;
(2)若所有进入通道的尘埃都被收集,求通过高压直流电源的电流;
(3)请推导出收集效率η随电压直流电源输出电压U变化的函数关系式。
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【推荐3】如图所示,在xOy所在坐标系中ABCD区域内存在两个场强均为E的匀强电场Ⅰ和Ⅱ,电场I方向水平向右,电场Ⅱ方向竖直向上,两电场区域是边长为L的正方形,边界分别与x轴和+y轴相重合,已知带电粒子的电量qq>0),不计重力的影响。
(1)若粒子从AB中点F由静止释放,求粒子离开电场时的位置坐标;
(2)若粒子在AB线上不同位置释放,求粒子离开场时动能与释放点纵坐标y之间的关系;
(3)若粒子在AB中垂线上不同位置释放(电场I区域内),试求粒子离开电场时动能与释放点横坐标绝对值x的关系。
2021-11-15更新 | 402次组卷
共计 平均难度:一般