真空中的某裝置如圖所示,其中平行金屬板A、B之間有加速電場,C、D之間有偏轉電場,M為熒光屏.今有質子和α粒子...
問題詳情:
真空中的某裝置如圖所示,其中平行金屬板A、B之間有加速電場,C、D之間有偏轉電場,M為熒光屏.今有質子和α粒子均由A板從靜止開始被加速電場加速後垂直於電場方向進入偏轉電場,最後打在熒光屏上.已知質子和α粒子的質量之比為1:4,電荷量之比為1:2,則下列判斷中正確的是()
B. 粒子打到熒光屏上的位置相同
C. 加速電場和偏轉電場的電場力對兩種粒子做的總功之比為1:4
D. 粒子在AB和CD的兩個電場中的運動,均為勻變速運動
【回答】
考點: 帶電粒子在勻強電場中的運動.
專題: 帶電粒子在電場中的運動專題.
分析: 質子和α粒子在加速電場中都做勻加速直線運動,在偏轉電場中做類平拋運動,飛出電場後做勻速直線運動,兩個過程中水平方向是速度相同的勻速直線運動,根據動能定理求出加速獲得的速度表示式,可分析從B板運動到熒光屏經歷的時間關係.根據推論分析粒子偏轉距離與加速電壓和偏轉電壓的關係,分析粒子打到熒光屏上的位置關係.根據W=qEy,分析電場力做功之比.
解答: 解:A、設加速電壓為U1,偏轉電壓為U2,偏轉極板的長度為L,板間距離為d.
對於任一粒子:在加速電場中,由動能定理得:qU1=,得加速獲得的速度為v0=.
粒子從B板運動到熒光屏的過程,水平方向做速度為v0的勻速直線運動,由於質子和α粒子的比荷不同,則v0不同,所以它們從B板運動到熒光屏經歷的時間不同.故A錯誤.
B、在偏轉電場中,粒子偏轉的距離為 y==
聯立得 y=,可知,y與粒子的種類、質量、電量無關,故兩個粒子偏轉距離相同,打到熒光屏上的位置相同.故B正確.
C、由動能定理得,加速電場和偏轉電場的電場力對粒子做的總功 W=qU1+qEy,則知W與q成正比,兩個粒子的電荷量之比為1:2,則總功之比為1:2.故C錯誤.
D、粒子在AB間做勻加速直線運動,在CD間做勻變速曲線,故D正確.
故選:BD.
點評: 本題是帶電粒子在電場中運動問題,先加速後偏轉,y=是一個重要推論,要在會推導的基礎上掌握要牢固,要抓住該式與哪些因素有關,與哪些因素無關.
知識點:帶電粒子在電場中的運動
題型:多項選擇