帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(存儲版)
【正文】 21. 如圖所示，水平放置的平行板電容器，與某一電源相連，它的極板長L＝，兩板間距離d＝410－3m，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流，以相同的速度v0從兩板中央平行極板射入，開關(guān)S閉合前，兩板不帶電，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒質(zhì)量為m＝410－5kg，電量q＝＋110－8C.(g＝10m/s2)求：(1) 微粒入射速度v0為多少？(2) 為使微粒能從平行板電容器的右邊射出電場，電容器的上板應(yīng)與電源的正極還是負(fù)極相連？所加的電壓U應(yīng)取什么范圍？【答案】(1)10m/s (2)與負(fù)極相連 120VU200V22. 如圖甲所示，靜電除塵裝置中有一長為L、寬為b、高為d的矩形通道，其前、后面板使用絕緣材料，上、下面板使用金屬材料．圖乙是裝置的截面圖，上、下兩板與電壓恒定的高壓直流電源相連，質(zhì)量為m、電荷量為－q、分布均勻的塵埃以水平速度v0進(jìn)入矩形通道，當(dāng)帶負(fù)電的塵埃碰到下板后其所帶電荷被中和，同時(shí)被收集，通過調(diào)整兩板間距d可以改變收集效率η，當(dāng)d＝d0時(shí)，η為81%()．不計(jì)塵埃的重力及塵埃之間的相互作用．(1) 求收集效率為100%時(shí)，兩板間距的最大值dm；(2) 求收集效率η與兩板間距d的函數(shù)關(guān)系；(3) 若單位體積內(nèi)的塵埃數(shù)為n，求穩(wěn)定工作時(shí)單位時(shí)間下板收集的塵埃質(zhì)量ΔM/Δt與兩板間距d的函數(shù)關(guān)系，并繪出圖線．【答案】 (1)，(2)η＝()2，(3)23. 質(zhì)譜分析技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各前沿科學(xué)領(lǐng)域．湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的質(zhì)譜裝置示意如圖所示，M、N為兩塊水平放置的平行金屬極板，板長為L，板右端到屏的距離為D，且D遠(yuǎn)大于L，O′O為垂直于屏的中心軸線，不計(jì)離子重力和離子在板間偏離O′O的距離．以屏中心O為原點(diǎn)建立xOy直角坐標(biāo)系，其中x軸沿水平方向，y軸沿豎直方向．(1) 設(shè)一個(gè)質(zhì)量為m0、電荷量為q0的正離子以速度v0沿O′O的方向從O′點(diǎn)射入，板間不加電場和磁場時(shí)，離子打在屏上O點(diǎn)．若在兩極板間加一沿＋y方向場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，求離子射到屏上時(shí)偏離O點(diǎn)的距離y0；(2) 假設(shè)你利用該裝置探究未知離子，試依照以下實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算未知離子的質(zhì)量數(shù)．上述裝置中，保留原電場，再在板間加沿－y方向的勻強(qiáng)磁場．現(xiàn)有電荷量相同的兩種正離子組成的離子流，仍從O′點(diǎn)沿O′O方向射入，屏上出現(xiàn)兩條亮線．在兩線上取y坐標(biāo)相同的兩個(gè)光點(diǎn)， mm，其中x坐標(biāo)大的光點(diǎn)是碳12離子擊中屏產(chǎn)生的，另一光點(diǎn)是未知離子產(chǎn)生的．盡管入射離子速度不完全相同，但入射速度都很大，且在板間運(yùn)動時(shí)O′O方向的分速度總是遠(yuǎn)大于x方向和y方向的分速度．【答案】(1)y0＝ (2)未知離子的質(zhì)量數(shù)為141. 若
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