一、选择题
1. 关于带电粒子在匀强电场中的运动,以下说法正确的是
A. 带正电的粒子一定向电势高的方向运动
B. 带负电的粒子一定向电势低的方向运动
C. 带电粒子可能沿电场线运动,也可能不沿电场线运动
D. 带电粒子的运动轨迹一定与电场线重合
答案:C
2. 一个电子以初速度$v_0$垂直进入均匀电场中,忽略重力作用,则以下描述正确的是
A. 电子做匀速直线运动
B. 电子做类平抛运动
C. 电子做匀加速曲线运动
D. 电子做匀减速曲线运动
答案:C
3. 在匀强电场中,带电粒子的加速度大小取决于
A. 粒子的质量和电量
B. 电场强度和粒子的电量
C. 电场强度、粒子的电量和质量
D. 初速度和电场强度
答案:C
二、填空题
4. 带电粒子在电场中运动时,其动能的变化量等于电场力对其做的功。公式为:
$$ \Delta E_k = W_{电场} = qU $$
其中$q$表示带电粒子的电荷量,$U$表示电场中的电势差。
5. 在匀强电场中,若带电粒子从静止开始运动,则其最终的速度大小可以用公式:
$$ v = \sqrt{\frac{2qU}{m}} $$
来计算,其中$m$为粒子的质量。
6. 若带电粒子进入电场后受到的电场力方向始终与其运动方向一致,则粒子做的是___________运动。
三、计算题
7. 如图所示,一个带电量为$+2\times10^{-9}$C的粒子,在匀强电场中由静止开始运动。已知电场强度为$E=500\,N/C$,粒子质量为$5\times10^{-6}\,kg$,求粒子经过$2\,s$后的速度大小。
解:
根据牛顿第二定律,粒子的加速度为:
$$ a = \frac{F}{m} = \frac{qE}{m} $$
代入数据:
$$ a = \frac{(2\times10^{-9})(500)}{5\times10^{-6}} = 2\times10^{-2}\,m/s^2 $$
粒子经过$2\,s$后的速度为:
$$ v = at = (2\times10^{-2})(2) = 4\times10^{-2}\,m/s $$
答案:$4\times10^{-2}\,m/s$
8. 一个带电量为$-3\times10^{-6}$C的粒子,初始速度为$10\,m/s$,垂直进入电场强度为$E=1000\,N/C$的匀强电场中。粒子的质量为$2\times10^{-3}\,kg$,求粒子在电场中运动$0.5\,s$后的偏移距离。
解:
粒子的加速度为:
$$ a = \frac{F}{m} = \frac{qE}{m} $$
代入数据:
$$ a = \frac{(-3\times10^{-6})(1000)}{2\times10^{-3}} = -1.5\,m/s^2 $$
粒子在水平方向上做匀速直线运动,垂直方向上做匀加速运动。经过$0.5\,s$后的偏移距离为:
$$ y = \frac{1}{2}at^2 = \frac{1}{2}(-1.5)(0.5)^2 = -0.1875\,m $$
答案:偏移距离为$0.1875\,m$(向下)。
以上题目涵盖了带电粒子在电场中运动的基本概念和应用,希望对大家的学习有所帮助!