如圖(甲)所示,A、B是真空中平行放置的金屬板,加上電壓后,它們之間的電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng),A、B兩板間距離d=15cm.今在A、B兩板間加上如圖(乙)所示的交變電壓,周期為T=1.0×10-6s.t=0時(shí),A板電勢(shì)比B板電勢(shì)高,電勢(shì)差U0=1080V,一個(gè)荷質(zhì)比
qm
=1.0×108C/Kg的帶負(fù)電的粒子在t=0的時(shí)刻從B板附近由靜止開始運(yùn)動(dòng),不計(jì)重力,問(wèn):
(1)當(dāng)粒子的位移為多大時(shí),粒子的速度第一次達(dá)到最大?最大速度為多大?
(2)粒子撞擊極板時(shí)的速度大小?
分析:(1)根據(jù)AB兩極板電場(chǎng)的變化,分析粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,然后判斷出何時(shí)速度最大,并求出最大速度.
(2)分析清楚粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出粒子撞擊極板時(shí)的速度.
解答:解:(1)由圖象可知,粒子在0-
T
3
周內(nèi)內(nèi)向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),
然后向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng),因此在
T
3
時(shí)刻,粒子速度第一次達(dá)到最大,
由牛頓第二定律可得:ma=q
U
d
,t1=
T
3
時(shí)的速度v=at1,
解得:v=2.4×105 m/s,
0至
T
3
時(shí)間內(nèi),粒子位移x1=
1
2
at12=4cm;
(2)0至
T
3
時(shí)間內(nèi),粒子位移x1=
1
2
at12=4cm;
T
3
2T
3
時(shí)間內(nèi),粒子向由做勻減速運(yùn)動(dòng),位移A板減速x2=x1=4cm;
2T
3
5T
6
時(shí)間內(nèi),粒子向B板加速1cm;
5T
6
至T時(shí)間內(nèi),粒子向A板減速1cm,
一個(gè)周期內(nèi)前進(jìn)的位移為6cm.兩個(gè)完整的周期后粒子前進(jìn)的位移為12cm,
距A板還剩余x=3cm,因此,粒子撞擊極板時(shí)的速度為由初速為0,經(jīng)過(guò)3cm加速的末速度,
由v2=2ax,得v=
2ax
=
6
3
5
×105m/s.
答:(1)當(dāng)粒子的位移為4cm時(shí),粒子的速度第一次達(dá)到最大,最大速度為2.4×105 m/s.
(2)粒子撞擊極板時(shí)的速度為
6
3
5
×105m/s.
點(diǎn)評(píng):由于電場(chǎng)方向不斷變化,粒子運(yùn)動(dòng)情況比較復(fù)雜,本題是一道難題;分析清楚粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是正確解題的關(guān)鍵.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖(甲)所示,A、B兩平行金屬板水平放置,B板接地.A板電勢(shì)隨時(shí)間變化的周期為T,圖象如圖(乙)所示.C、D兩平行金屬板豎直放置,兩板中心開有小孔O2、O2′,小孔正對(duì)A、B兩平行金屬板間的中軸線O1O1′,O1′與O2間的距離可以忽略,C、D兩板間電勢(shì)差恒為U2.在t=0時(shí)刻,有一質(zhì)量為m、帶電量為-q的微粒以一定初速度沿O1O1′進(jìn)入A、B兩極板間,并能從小孔O2進(jìn)入C、D兩極板間,剛好運(yùn)動(dòng)至小孔O2′處后返回,從小孔O2處射出,又進(jìn)入A、B極板間.不計(jì)帶電粒子的重力,求:
(1)該帶電粒子從左側(cè)Ol處進(jìn)入A、B極板間時(shí)的初速度大小v0;
(2)A、B兩極板間距d的最小值是多少?
(3)要使該帶電粒子能夠返回至O1處,C、D兩極板間的間距應(yīng)滿足什么條件?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖(甲)所示,A、B兩物體疊放在一起,放在光滑的水平地面上,從靜止開始受到一變力的作用,該力與時(shí)間的關(guān)系如圖(乙)所示,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩物體始終保持相對(duì)靜止,則下列說(shuō)法正確的是( 。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖(甲)所示,A、B為兩塊距離很近的平行金屬板,板中央有小孔O和O',一束電子以初動(dòng)能E0=120eV,從小孔O不斷地垂直于A板射入A、B之間,在B板右側(cè),平行金屬板M、N關(guān)于OO'連線對(duì)稱放置,在M、N之間形成一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng),金屬板長(zhǎng)L=2×10-2m,板間距離d=4×10-3m,偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)所加電壓為u2=20V,現(xiàn)在A、B兩板間加一個(gè)如圖(乙)所示的變化電壓u1,在t=0到t=2s的時(shí)間內(nèi),A板電勢(shì)低于B板,則在u1隨時(shí)間變化的第一個(gè)周期內(nèi):
(1)在哪段時(shí)間內(nèi)射入A板的電子可從B板上的小孔O′射出?
(2)在哪段時(shí)間內(nèi)射入A板的電子能從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)右側(cè)飛出?
(由于A、B兩板距離很近,可認(rèn)為電子穿過(guò)A、B板所用的時(shí)間極短,可不計(jì).)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)一列沿x輔正向傳播的橫波在t=0時(shí)刻的波形圖如圖(甲)所示,a、b、c、d為介質(zhì)中四個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置,則圖(乙)是下面哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象( 。
A、平衡位置在a處的質(zhì)點(diǎn)B、平衡位置在b處的質(zhì)點(diǎn)C、平衡位置在c處的質(zhì)點(diǎn)D、平衡位置在d處的質(zhì)點(diǎn)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

(1)關(guān)于測(cè)量數(shù)據(jù)1.035cm,以下說(shuō)法正確的是
BC
BC

A.該數(shù)據(jù)有三個(gè)有效數(shù)字                 B.該數(shù)據(jù)可能是20分度游標(biāo)卡尺測(cè)出的
C.該數(shù)據(jù)不可能是50分度游標(biāo)卡尺測(cè)出的    D.該數(shù)據(jù)可能是千分尺測(cè)出的
(2)光電計(jì)時(shí)器是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器,其面板結(jié)構(gòu)如圖(甲)所示,a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置,當(dāng)有物體從a、b間通過(guò)時(shí),光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間.現(xiàn)用圖(乙)所示裝置做“利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn),圖中1為小鋼球,2和3是固定在鐵架臺(tái)適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門,與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒有畫出.讓小鋼球從兩個(gè)光電門正上方某高度處自由落下,光電門2和3各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為5.0×10-2s和2.0×10-2s.用游標(biāo)卡尺測(cè)量小鋼球的直徑
d,此時(shí)卡尺游標(biāo)部分如圖(丙)所示

①讀出小鋼球的直徑d=
5.015
5.015
cm.
②小鋼球經(jīng)過(guò)光電門這段時(shí)間可看作勻速運(yùn)動(dòng),則
小鋼球通過(guò)光電門2中心的速度v1=
1.0
1.0
m/s,小鋼球通過(guò)光電門3中心的速度v2=
2.5
2.5
m/s.(保留兩位有效數(shù)字)
③為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,除了計(jì)算小鋼球通過(guò)光電門的速度外,還需要用工具直接測(cè)量的物理量有
C
C
(選填下列選項(xiàng)).
A.小鋼球的質(zhì)量m  
B.重力加速度g
C.光電門2中心到3中心的高度h
D.小鋼球通過(guò)光電門2中心到3中心的時(shí)間△t 
④要驗(yàn)證的表達(dá)式
mgh=
1
2
mv
2
2
-
1
2
mv
2
1
mgh=
1
2
mv
2
2
-
1
2
mv
2
1

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