【題目】如圖所示,電子由靜止開始經(jīng)電場加速后,沿平行于板面的方向入射偏轉(zhuǎn)電場,并從另一側(cè)射出.已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,加速電場電壓為U0.偏轉(zhuǎn)電場可看作勻強電場,極板間電壓為U極板長度為L,板間距為d
(1)忽略電子所受重力,求電子射入偏轉(zhuǎn)電場時的初速度v0和從電場射出時沿垂直板面方向的偏轉(zhuǎn)距離Δy ;
(2)分析物理量的數(shù)量級,是解決物理問題的常用方法.在解決(1)問時忽略了電子所受重力,請利用下列數(shù)據(jù)分析說明其原因.已知U= 2.0×102V,d = 2.0×102m,m = 9.1×1031kg,e= 1.6×1019 C ,g = 10m/s2
(3)極板間既有靜電場也有重力場.電勢反映了靜電場各點的能的性質(zhì),請寫出電勢Φ的定義式.類比電勢的定義方法,在電場中建立“重力勢”φG的概念,并簡要說明電勢和“重力勢”的共同特點.
【答案】(1)Δy =(2)見解析(3)見解析
【解析】試題分析:根據(jù)動能定理,即可求得加速的速度大小,再依據(jù)類平拋運動處理規(guī)律,結(jié)合運動學公式,及運動的合成與分解,從而即可求解;依據(jù)提供的數(shù)據(jù),從而計算出重力與電場力,并求得它們的比值,即可求解;根據(jù)電勢是電勢能與電荷量的比值,故重力勢等于重力勢能與質(zhì)量的比值,再根據(jù)兩者的聯(lián)系,從而確定共同點.
(1)電子在加速場中加速,根據(jù)動能定理,則有: 解得
電子在偏轉(zhuǎn)電場中加速,做類平拋運動,將其運動分解成速度方向勻速直線運動,與電場強度方向做初速度為零的勻加速直線運動,則有:
速度方向的位移為: ;
電場強度方向的位移為:
由牛頓第二定律有:
綜上所述,解得:
(2)已知U=2.0×102V,d=4.0×10-2m,m=9.1×10-31kg,e=1.6×10-19C,g=10m/s2.
電子所受重力為:G=mg=9.1×10-30N
電子受到的電場力為:
那么,由于,所以重力忽略不計,
(3)電場中某點電勢φ定義為電荷在該點的電勢能EP與其電荷量q的比值,即:
由于重力做功與路徑無關(guān),可以類比靜電場電勢的定義,將重力場中物體在某點的重力勢能EG與其質(zhì)量m的比值,叫做“重力勢”,即.電勢φ與重力勢φG都是反映場的能的性質(zhì)的物理量,僅由場自身的因素決定.
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【題目】課堂上老師布置了一個題目:假設(shè)地球是一半徑為、質(zhì)量分布均勻的球體,并忽略自轉(zhuǎn),已知質(zhì)量分布均勻的球殼對內(nèi)物體的引力為零,某一礦井的深度為,求礦井底部的重力加速度為和地球表面處的重力加速度大小之比.
小明同學的思考過程如下:由萬有引力和重力的關(guān)系可知, (為引力常量, 為地球質(zhì)量, 為各點距地心的距離, 為該點的重力加速度).所以地球表面的重力加速度,礦井底部的重力加速度.由此可知,礦井底部和地球表面處的重力加速度大小之比為.
對于小明的思考過程,下列說法中正確的是( )
A. 小明的答案是正確的
B. 小明的答案是錯誤的,因為不成立
C. 小明的答案是錯誤的,因為不成立
D. 小明的答案是錯誤的,比值應(yīng)該為
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖是某種靜電礦料分選器的原理示意圖,左側(cè)極板帶有負電荷,右側(cè)極板帶有正電荷.帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強電場后,能夠分落在收集板中線的兩側(cè),對礦粉在兩極板內(nèi)部空間進行分離的過程,下列表述正確的是( )
A. 帶正電的礦粉落在中線的右側(cè)
B. 電場力對帶正電、帶負電的礦粉都做負功
C. 帶正電和帶負電的礦粉電勢能都變大
D. 帶正電和帶負電的礦粉電勢能都變小
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【題目】()圖是電子射線管示意圖,接通電源后,電子射線由陰極沿軸方向射出,在熒光屏上會看到一條亮線.要使熒光屏上的亮線向下(軸負方向)偏轉(zhuǎn),在下列措施中可采用的是__________.(填選項代號)
A.加一磁場,磁場方向沿軸負方向
B.加一磁場,磁場方向沿軸正方向
C.加一電場,電場方向沿軸負方向
D.加一電場,電場方向沿軸正方向
()某同學用圖所示的實驗裝置研究小車在斜面上的運動.實驗步驟如下:
a.安裝好實驗器材.
b.接通電源后,讓拖著紙帶的小車沿平板斜面向下運動,重復(fù)幾次.選出一條點跡比較清晰的紙帶,舍去開始密集的點跡,從便于測量的點開始,每兩個打點間隔取一個計數(shù)點,如圖中、、、…點所示.
c.測量、、、…計數(shù)點到計數(shù)點的距離,分別記做:、、….
d.通過測量和計算,該同學判斷出小車沿平板做勻加速直線運動.
e.分別計算出、、…與對應(yīng)時間的比值、、….
f.以為縱坐標、為橫坐標,標出與對應(yīng)時間的坐標點,畫出圖線.
結(jié)合上述實驗步驟,請你完成下列任務(wù):
①實驗中,除打點計時器(含紙帶、復(fù)寫紙)、小車、平板、鐵架臺、導線及開關(guān)外,在下面的儀器和器材中,必須使用的有__________和__________.(填選項代號)
A.電壓合適的交流電源 B.電壓可調(diào)的直流電源
C.刻度尺 D.秒表 E.天平 F.重錘
②將最小刻度為的刻度尺的刻線與計數(shù)點對齊,、、、計數(shù)點所在的位置如圖所示,則__________,__________.
③該同學在圖中已標出、、、計數(shù)點對應(yīng)的坐標點,請你在該圖中標出與、兩個計數(shù)點對應(yīng)的坐標點,并畫出圖線________________________.
④根據(jù)圖線判斷,在打計數(shù)點時,小車的速度__________;它在斜面上運動的加速度__________.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖甲所示,在水平地面上固定一對與水平面傾角為的光滑平行導電軌道,軌道間的距離為,兩軌道底端的連線與軌道垂直,頂端接有電源.將一根質(zhì)量為的直導體棒放在兩軌體會配合,且與兩軌道垂直.已知軌客導體棒的電阻及電源的內(nèi)電阻均不能忽略,通過導體棒的恒定電流大小為,方向由到,圖乙為圖甲沿方向觀察的平面圖.若重力加速度為,在軌道所在空間加一豎直向上的勻強磁場,使導體棒在軌道上保持靜止.
()請在圖乙所示的平面圖中畫出導體棒受力的示意圖;
()求出磁場對導體棒的安培力的大。
()如果改變導軌所在空間的磁場方向,試確定使導體棒在軌道上保持靜止的勻強磁場磁感應(yīng)強度的最小值的大小和方向.
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【題目】如圖,質(zhì)量均為的木板、并排靜止在光滑水平地面上, 左端緊貼固定于水平面的半徑為的四分之一圓弧底端, 與、與圓弧底端均不粘連.質(zhì)量為的小滑塊從圓弧頂端由靜止滑下,經(jīng)過圓弧底端后,沿的上表面從左端水平滑上,并在恰好滑到的右端時與一起勻速運動.已知重力加速度為, 過圓弧底端時對軌道的壓力大小為, 在、上滑行時受到的摩擦阻力相同, 與一起勻速的速度是剛滑上時的倍.求:
()從圓弧頂端滑到底到的過程中克服摩擦力做的功;
()兩板長度與之比.
()剛滑到的右端時, 右端到左端的水平距離與的長度之比.
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【題目】某同學以一定的初速度v0=10m/s豎直向上拋出質(zhì)量為m=1kg的物體,物體上升到最高點后又返回拋出點。若運動中空氣阻力的大小恒為f=2.5N,g取10m/s2,則( )
A. 全程重力做的功為零
B. 全程物體克服空氣阻力做的功為-20J
C. 上升過程中物體重力勢能增加了40J
D. 上升過程空氣阻力的平均功率小于下降過程空氣阻力的平均功率
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,摩托車做騰躍特技表演,沿曲面沖上高0.8m頂部水平高臺,接著以v=3m/s水平速度離開平臺,落至地面時,恰能無碰撞地沿圓弧切線從A點切入光滑豎直圓弧軌道,并沿軌道下滑.A、B為圓弧兩端點,其連線水平.已知圓弧半徑為R=1.0m,人和車的總質(zhì)量為180kg,特技表演的全過程中,阻力忽略不計.(計算中取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6).求:
(1)從平臺飛出到A點,人和車運動的水平距離s.
(2)從平臺飛出到達A點時速度大小及圓弧對應(yīng)圓心角θ.
(3)若已知人和車運動到圓弧軌道最低點O速度v=m/s,求此時人和車對軌道的壓力
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【題目】某興趣小組對一輛自制遙控小車的性能進行研究。他們讓這輛小車在水平的直軌道上由靜止開始運動,并將小車運動的全過程記錄下來,通過處理轉(zhuǎn)化為v-t圖象,如圖所示(除2s~10s時間段圖象為曲線外,其余時間段圖象均為直線)。已知在小車運動的過程中,2s~14s時間段內(nèi)小車的功率保持不變,在14s末停止遙控而讓小車自由滑行,小車的質(zhì)量為1kg,可認為在整個運動過程中小車所受到的阻力大小不變,則()
A. 小車所受到的阻力為1.5N
B. 小車額定功率為6W
C. 小車在全過程牽引力所做的功為117J
D. 0~2s內(nèi)汽車的牽引力為4.5N
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