精英家教網(wǎng)質(zhì)量為5×10-3kg的帶電微粒以v0=2m/s的速度從水平位置的平行金屬板A、B的中央飛入板間,如圖所示,已知板長L=10cm,板間距d=2cm,當(dāng)UAB=103V時(shí),帶電微粒恰好沿直線穿過板間(g取10m/s2),求:
(1)帶電微粒帶什么電荷,所帶的電荷量多大?
(2)AB間的電壓在什么范圍內(nèi)時(shí)帶電微粒能從板間飛出?
分析:(1)帶電微粒恰好沿直線穿過板間的條件,電場力與重力二力平衡,列式求出微粒的帶電量q,并判斷微粒的電性.
(2)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出偏轉(zhuǎn)位移的表達(dá)式,帶電微粒豎直向上或向下位移x小于等于
d
2
才能從板間飛出,根據(jù)偏轉(zhuǎn)位移的表達(dá)式即可求解.
解答:解:(1)當(dāng)UAB=103V時(shí),帶電粒子恰能做勻速直線運(yùn)動(dòng),由于向上的到向上的電場力作用,因此帶負(fù)電,由平衡條件可得:
  Eq-mg=0  又E=
U
d
  
則q=
mgd
U
=
5×10-3×10×0.02
103
C=1×10-6C.
(2)當(dāng)微粒恰好從B出去,帶電粒子在電場中受到豎直向上的電場力和豎直向下的重力,在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng),有水平方向  L=v0t1…①
豎直方向  
d
2
=
1
2
a1t12…②
mg-
qU1
d
=ma1 …③
聯(lián)立①、②、③代入數(shù)據(jù)得:U1=200V.
當(dāng)粒子恰好從A出去,帶電粒子在電場中受到豎直向上的電場力和豎直向下的重力,在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng),
水平方向  L=v0t2…④
豎直方向 
d
2
=
1
2
a2t22…⑤
qU2
d
-mg=ma2 …⑥
聯(lián)立④、⑤、⑥代入數(shù)據(jù)得:U2=1800V.
可見,AB間電壓在 200V~1800V 之間時(shí)帶電微粒才能飛出電場.
答:
(1)帶電微粒帶負(fù)電,所帶的電荷量為1×10-6C.
(2)AB間電壓在 200V~1800V 之間時(shí)時(shí)帶電微粒能從板間飛出.
點(diǎn)評(píng):本題中帶電粒子的重力不能忽略,粒子做的也是類平拋運(yùn)動(dòng),運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解法進(jìn)行研究.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(1)如圖1為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.
①某同學(xué)按照正確操作選的紙帶如圖所示,其中O是起始點(diǎn),A、B、C、D、E是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的5個(gè)點(diǎn),打點(diǎn)頻率為50Hz,該同學(xué)用毫米刻度尺測(cè)量O到A、B、C、D、E各點(diǎn)的距離,并記錄在圖2中(單位:cm),重錘的質(zhì)量為m=0.1kg,重力加速度g=9.80m/s2.根據(jù)以上數(shù)據(jù)當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到D點(diǎn)時(shí),重物重力勢(shì)能的減少量為
0.190
0.190
J,動(dòng)能的增加量為
0.186
0.186
J.(要求計(jì)算數(shù)值保留三位有效數(shù)字)
②該裝置也可用于精度要求不是很高的重力加速度g的測(cè)量,依據(jù)第(2)問中選取的紙帶可計(jì)得重力加速度g=
9.69
9.69
m/s2.(要求計(jì)算數(shù)值保留三位有效數(shù)字)
(2)某同學(xué)做“測(cè)量金屬絲電阻率”的實(shí)驗(yàn).
①首先,他用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬絲上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑,并求出其平均值作為金屬絲的直徑d.其中某次測(cè)量如圖3所示,這次測(cè)量對(duì)應(yīng)位置金屬導(dǎo)線的直徑為
0.526
0.526
mm;
②然后他測(cè)量了金屬絲的電阻.實(shí)驗(yàn)中使用的器材有:
a.金屬絲(長度x0為1.0m,電阻約5Ω~6Ω)
b.直流電源(4.5V,內(nèi)阻不計(jì))
c.電流表(200mA,內(nèi)阻約1.0Ω)
d.電壓表(3V,內(nèi)阻約3kΩ)
e.滑動(dòng)變阻器(50Ω,1.5A)
f.定值電阻R1(5.0Ω,1.5A)
g.定值電阻R2(10.0Ω,1.0A)
h.定值電阻R3(100.0Ω,1.0A)
i.開關(guān),導(dǎo)線若干
該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)的電路圖如圖4所示,且在實(shí)驗(yàn)中兩塊電表的讀數(shù)都能接近滿偏值,定值電阻應(yīng)該選
R2
R2
(選填“R1”、“R2”或“R3”);
③設(shè)法保持金屬絲的溫度不變,而逐漸減小上述金屬絲(長度為x0)接入電路的長度x,當(dāng)電壓表的示數(shù)保持不變時(shí),下列圖象中正確反映了金屬絲電阻消耗的功率P隨x變化規(guī)律的是
B
B

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

精英家教網(wǎng)Ⅰ將一個(gè)質(zhì)量為m的物體掛在一個(gè)勁度系數(shù)為K的彈簧下面,如果不考慮彈簧的質(zhì)量和空氣阻力,振動(dòng)周期T=2π
m
K
.為了研究周期和振子質(zhì)量的關(guān)系,設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,將彈簧的一端固定在鐵架臺(tái)上,另一端掛一只小盤,鐵架臺(tái)的豎桿上固定一個(gè)可以上下移動(dòng)的標(biāo)志物,作為計(jì)時(shí)標(biāo)志.改變小盤中砝碼的質(zhì)量m,測(cè)量全振動(dòng)50次的時(shí)間并求出相應(yīng)的周期T.某次實(shí)驗(yàn)得到下列數(shù)據(jù):
m(10-3kg) 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00
T(s)
42.7
50.0
44.8
50.0
46.8
50.0
48.5
50.0
50.4
50.0
52.1
50.0
T2(s2 0.729 0.803 0.876 0.941 1.016 1.086
(1)以橫軸代表m,縱軸代表T2,作出T2-m圖.(畫在答卷頁上)并回答為什么不用T作為縱軸而用T2作為縱軸?
 

(2)根據(jù)圖線求解彈簧的勁度系數(shù)
 

(3)對(duì)T2-m圖作出必要的解釋
 

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Ⅱ測(cè)量“水果電池”的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻;將一銅片和一鋅片分別插入同一只蘋果內(nèi),就構(gòu)成了簡單的“水果電池”,其電動(dòng)勢(shì)約1.5V,可是這種電池并不能點(diǎn)亮額定電壓為1.5V,額定電流為0.3A的手電筒上的小燈泡.原因是流過小燈泡的電流太小了,經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得還不足3mA.現(xiàn)用量程合適的電壓表、電流表以及滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等實(shí)驗(yàn)器材盡量精確地測(cè)定“水果電池”的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻.
(l)若給出的滑動(dòng)變阻器有兩種規(guī)格:A(0~30Ω)、B(0~3kΩ).本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選用哪種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器?
(2)請(qǐng)?jiān)诳騼?nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.
(3)在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)電壓表的示數(shù)U與電流表的示數(shù)I的值,經(jīng)描點(diǎn)、連線得到U-I圖象,如圖所示,根據(jù)圖中所給數(shù)據(jù),則“水果電池”的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻分別為E=
 
V,r=
 
Ω.
(4)若不計(jì)測(cè)量中的偶然誤差,用這種方法測(cè)量得出的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的值與真實(shí)值相比電動(dòng)勢(shì)E
 
.(填“偏大”、“相等”、“偏小”),內(nèi)電阻r
 
(填“偏大”、“相等”、“偏小”)

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(1)為檢測(cè)一個(gè)標(biāo)值為5Ω的滑動(dòng)變阻器,現(xiàn)可供使用的器材如下:
A.待測(cè)滑動(dòng)變阻器Rx,總電阻約5Ω
B.電流表A1,量程0.6A,內(nèi)阻約0.6Ω
C.電流表A2,量程3A,內(nèi)阻約0.12Ω
D.電壓表V1,量程15V,內(nèi)阻約15kΩ
E.電壓表V2,量程3V,內(nèi)阻約3kΩ
F.滑動(dòng)變阻器R,總電阻約20Ω
G.直流電源E,電動(dòng)勢(shì)3V,內(nèi)阻不計(jì)
H.電鍵S、導(dǎo)線若干
①為了盡可能精確測(cè)定Rx的總電阻值,所選電流表為
 
(填“A1”或“A2”),所選電壓表為
 
(填“V1”或“V2”);
②請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖甲,完成圖乙未完成的實(shí)物連線,使其成為測(cè)量電路;
③圖丙所示是用螺旋測(cè)微器測(cè)量待測(cè)滑動(dòng)變阻器所采用的電阻絲的直徑,則該電阻絲的直徑為
 
mm.
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(2)光電計(jì)時(shí)器是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常見儀器.當(dāng)有物體從光電門通過時(shí),光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間.現(xiàn)利用如圖1所示裝置探究物體的加速度與其質(zhì)量、所受合外力的關(guān)系,NQ是水平桌面,PQ是一端帶有滑輪的長木板,l、2是固定在木板上的兩個(gè)光電門(與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒有畫出).小車上固定著用于擋光的窄片K,測(cè)得其寬度為d,讓小車從木板的頂端滑下,光電門各自連接的計(jì)時(shí)器顯示窄片K的擋光時(shí)間分別為t1和t2
①該實(shí)驗(yàn)中,在改變小車的質(zhì)量M或沙桶的總質(zhì)量m時(shí),保持M>>m,這樣做的目的是
 

②為了計(jì)算出小車的加速度,除了測(cè)量d、t1和t2之外,還需要測(cè)量
 
,若上述測(cè)量用x表示,則用這些物理量計(jì)算加速度的表達(dá)式為a=
 

⑤某同學(xué)經(jīng)過測(cè)量、計(jì)算得到如下表數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)趫D2中作出小車的加速度與所受合外力的關(guān)系圖象;
組別 1 2 3 4 5 6 7
M/kg 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58
F/N 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
a/m.s 0.13 0.17 0.26 0.34 0.43 0.51 0.59
④由圖象可以看出,該實(shí)驗(yàn)存在著較大的誤差,產(chǎn)生誤差的主要原因是:
 

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(1)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在電壓為E,頻率為f的交流電源上,在實(shí)驗(yàn)中打下一條理想紙帶,如圖所示,選取紙帶上打出的連續(xù)5個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E,測(cè)出A點(diǎn)距起始點(diǎn)的距離為S0,點(diǎn)AC間的距離為S1,點(diǎn)CE間的距離為S2,已知重錘的質(zhì)量為m,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,則:精英家教網(wǎng)
①起始點(diǎn)O到打下C點(diǎn)的過程中,重錘重力勢(shì)能的減少量為△EP=
 
,重錘動(dòng)能的增加量為△EK=
 

②根據(jù)題中提供的條件,可求出重錘實(shí)際下落的加速度a=
 
,它和當(dāng)?shù)氐闹亓λ俣萭進(jìn)行比較,則a
 
g(填“>”、“=”或“<”)
(2)現(xiàn)有一量程未準(zhǔn)確確定的電壓表V1,刻度盤總共有N個(gè)小格、且刻度均勻,已知其量程在4.8-6.0V之間,內(nèi)阻r1=15kΩ.為測(cè)定其準(zhǔn)確量程U1,實(shí)驗(yàn)室提供了如下表所列的器材.要求方法簡捷,盡可能減少誤差,并能測(cè)出多組數(shù)據(jù).
器材(代號(hào)) 規(guī)格
標(biāo)準(zhǔn)電壓表V2 量程1.2V,內(nèi)阻r2=3kΩ
滑動(dòng)變阻器R 總阻值20Ω
穩(wěn)壓電源E 6V,內(nèi)阻很小
開關(guān)S
導(dǎo)線若干
①某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路圖,根據(jù)選擇的電路圖,將下列有關(guān)器材連成測(cè)量電路.
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②若實(shí)驗(yàn)室中沒有提供電壓表V2,而提供如下器材:電流表A,已知其量程為0.6A,內(nèi)阻r=0.5Ω、定值電阻R0=10Ω.另有一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示甲、乙、丙三種電路圖,你認(rèn)為應(yīng)該選擇
 
電路圖進(jìn)行測(cè)量.
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③若選擇②小題中正確的一組來計(jì)算電壓表V1量程U1,則電壓表V1量程的表達(dá)式U1=
 
,式中各符號(hào)表示的物理量是:
 

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(1)用如圖1所示裝置探究“加速度與力的關(guān)系”,已知砂和砂捅的總質(zhì)童為m,小車的質(zhì)量為M,實(shí)驗(yàn)中用砂和秒桶總重力韻大小作為細(xì)線對(duì)小車?yán)Φ拇笮。?br />①實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取,以下最合理的一組是
 

A.M=40g,m=10g、20g、30g、40g、50g
B.M=100g,m=10g、20g、30g、40g、50g
C.M=500g,m=10g、20g、30g、40g、50g
D.M=500g,m=30g、60g、90g、120g、150g
②本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)在釋放小車
 
(選填“之前”或“之后”)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源.圖2所示為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶,A、B、C、D、E為計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出,計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz.則
小車加速度a=
 
m/sZ.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
③實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)由于疏忽,遺漏了平衡摩擦力這一步驟,他測(cè)量得到的a-F圖象,可能是圖3中的
 
圖線. (選填“甲”、“乙”或“丙”)
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(2)在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中
①用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑,結(jié)果如圖甲所示,其讀數(shù)為
 
mm;
②用伏安法測(cè)金屬絲的電阻Rx,實(shí)驗(yàn)所用器材為:
電流表(內(nèi)阻約0.1Ω)?
電壓表(內(nèi)阻約3kΩ)
電池組(電動(dòng)勢(shì)為3V,內(nèi)阻約1Ω)
滑動(dòng)變阻器R(0-20Ω,額定電流2A)
開關(guān)、導(dǎo)線若干
利用以上器材正確連接好電路,進(jìn)行測(cè)量,記錄數(shù)據(jù)如下:
次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7
U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30
I/A 0.02 0.06 0.15 0.21 0.29 0.33 0.45
根據(jù)上表可以計(jì)算出Rx=
 
Ω,可推得測(cè)量Rx采用的電路是圖
 
(選填“乙”或“丙”)
③本實(shí)驗(yàn)關(guān)于誤差的說法正確的有
 

A.螺旋測(cè)微器是非常精密的儀器,測(cè)量金屬絲直徑時(shí)不存在誤差
B.由于電流表和電壓表的內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差
C.實(shí)驗(yàn)中通電時(shí)間不宜過長,是為了減少因溫度變化而帶來的誤差
D.用U-I圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差.
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