题目内容

13.一质量为m,所带电荷量为-q的粒子以速度v0射入两带电平行极板间,如图所示,已知两极板间的电势差为U,距离为d,不计重力,则粒子穿出电场时的速度为(  )
A.$\sqrt{\frac{2U}{d}}$B.v0+$\sqrt{\frac{2qU}{m}}$C.v0+$\sqrt{\frac{2qU}{d}}$D.$\sqrt{\frac{m{v}_{0}^{2}+2qU}{m}}$

分析 负电荷在电场中受力的方向与电场的方向相反,所以带电粒子在电场中做加速运动,电场力做正功,由动能定理即可求出.

解答 解:负电荷在电场中运动的过程中电场力做正功,由动能定理得:
$qU=\frac{1}{2}m{v}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$
所以:v=$\sqrt{\frac{m{v}_{0}^{2}+2qU}{m}}$
故选:D

点评 带电粒子在电场中做加速运动的过程中,电场力做的功与路径无关,仅仅与两点之间的电势差有关.所以带电粒子在电场中的加速,常常使用动能定理来解答,而不是用牛顿运动定律来解答.

练习册系列答案
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3.用如图1所示的装置进行实验,可以研究物体的加速度与质量及所受合外力的关系.实验过程中,将砝码盘及其中砝码所受总重力视为研究物体(小车)昕受的合外力(拉力)的大小.
①甲同学用这套装置探究“物体质量一定时.其加速度与合外力大小的关系”.
a.他首先保证小车的质量不变.多次改变小车所受合外力(拉力)的大小.分别根据打点计时器打出的纸带计算出小车运动的加速度.并利用测量的数据画出a-F图线进行分析.
b.若发现图线在横轴上的截距OA较大(如图2甲).明显超出了偶然误差的范围,其原因是由于没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
c.若发现图线不是一条直线,而向下弯曲(如图2乙),其原因是由于不满足小车的质量远小于砝码盘中及其中砝码的总质量
②乙同学用这套装置设计了研究“在合外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”的实验方案,其主要实验步骤如下:
a.先不加挂砝码盘,在小车上加装一定质量的砝码,调整木板右端的高度,用手轻推一下小车,直到打点计时器打出一系列间隔均匀的点迹.
b.按住小车,按图2方式加挂砝码盘,打开打点计时器电源,释放小车,获得带有打上了点迹的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m.
c.按住小车,仅改变小车上加装砝码的质量,更换纸带重复上述步骤a、b.
d.求出与不同m相对应的加速度a.
以小车上加装砝码的质量m为横坐标,$\frac{1}{a}$为纵坐标,在坐标纸上做出去$\frac{1}{a}$-m关系图线如图3所示.设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,则根据牛顿第二定律可知,小车受到的拉力为$\frac{1}{k}$,小车的质量为$\frac{b}{k}$.

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