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如图甲所示,两个平行金属板P、Q竖直放置,两板间加上如图乙所示的电压。t=0时,Q板比P板电势高5V,此时在两板的正中央M点有一个电子仅受电场力作用从静止开始运动,假设电子始终未与两板相碰。在0<t<8×10 10s的时间内,这个电子处于M点的右侧、速度向左且逐渐减小的时间范围是。

6×10 10s<t<8×10 10s

解析试题分析:在0<t<2×10 10s时间内,Q板比P板电势高5V,,方向水平向左,所以电子所受电场力方向向右,加速度方向也向右,所以电子向右做匀加速直线运动;
在2×10 10s<t<4×10 10s时间内,Q板比P板电势低5V,电场强度方向水平向右,所以电子所受电场力方向向左,加速度方向也向左,所以电子向右做匀减速直线运动,当t=4×10 10s时速度为零;
在4×10 10s<t<6×10 10s时间内,Q板比P板电势低5V,电场强度方向水平向右,所以电子所受电场力方向向左,加速度方向也向左,所以电子向左做匀加速直线运动;
在6×10 10s<t<8×10 10s时间内,Q板比P板电势高5V,电场强度方向水平向左,所以电子所受电场力方向向左,加速度方向也向左,所以电子向左做匀减速直线运动,到8×10 10s时刻速度为零,恰好又回到M点.
综上分析可知:在6×10 10s<t<8×10 10s时间内,这个电子处于M点的右侧,速度方向向左且大小逐渐减小.
考点:带电粒子在匀强电场中的运动;牛顿第二定律

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(20分)一半径R=0.6m的金属圆筒有一圈细窄缝,形状如图所示。圆筒右侧与一个垂直纸面向里的有界匀强磁场相切于P,圆筒接地,圆心O处接正极,正极与圆筒之间的电场类似于正点电荷的电场,正极与圆筒之间电势差U可调。正极附近放有一粒子源(粒子源与正极O间距离忽略不计)能沿纸面向四周释放比荷q/m=1.5×l05C/kg的带正电粒子(粒子的初速度、重力均不计)。带电粒子经电场加速后从缝中射出进入磁场,已知磁场宽度d=0.4m,磁感应强度B=0.25T。

(1)若U=750V,求:①粒子达到细缝处的速度;②若有一粒子在磁场中运动的时间最短,求此粒子飞出磁场时与右边界的夹角大小。
(2)只要电势差U在合适的范围内变化,总有从向沿某一方向射出粒子经过磁场后又回到O处,求电势差U合适的范围。

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(8分)水平放置的两块平行金属板长L=5.0cm,两板间距d=1.0cm,两板间电压为90v,且上板为正,一个电子沿水平方向以速度v0=2.0×107m/s,从两板中间射入,如图,求:(电子质量m=9.01×10-31kg)

(1)电子飞出电场时沿垂直于板方向偏移的距离是多少?
(2)电子飞出电场时的垂直于板方向的速度是多少?
(3)电子离开电场后,打在屏上的P点,若S=10cm,求OP的长?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,有一质子(质量为m,电荷量为e)由静止开始经电压为U1的电场加速后,进入两块板间距离为d,板间电压为U2的平行金属板间,若质子从两板正中间垂直电场方向射入偏转电场,并且恰能从下板右边缘穿出电场。

求:(1)质子刚进入偏转电场U2时的速度;
(2)质子在偏转电场U2中运动的时间和金属板的长度;
(3)质子穿出偏转电场时的动能。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,在空间中取直角坐标系Oxy,在第一象限内平行于y轴的虚线MN与y轴距离为d,从y轴到MN之间的区域充满一个沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E。静止的电子经过另一个电势差为U的电场加速后,从y轴上的A点以平行于x轴的方向射入第一象限区域,A点坐标为(0,h)。已知电子的电量为e,质量为m,加速电场的电势差U>,电子的重力忽略不计,求:

(1)电子从A点进入电场到离开该电场区域所经历的时间t和离开电场区域时的速度v;
(2)电子经过x轴时离坐标原点O的距离l。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示的电路中各元件值分别为:R1=R2=10Ω,R3=R4=20Ω,电容C=300μF,电源电动势E=6V,内阻不计,原先双掷开关S与触点2接触,则当开关S从与触点2接触改为与触点1接触,且电路稳定后,试求:

(1)求电容器C所带电荷量;
(2)若开关从与触点1接触改为触点2接触,直到电流变为0时为止,求通过电阻R1的电荷量

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(11分)如图所示,真空中水平放置的两个相同极板Y和Y'长为L,相距d,足够大的竖直屏与两板右侧相距b.在两板间加上可调偏转电压U,一束质量为m、带电量为+q的粒子(不计重力)从两板左侧中点A以初速度v0沿水平方向射入电场且能穿出.

(1)证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心O点;
(2)求两板间所加偏转电压U的范围;
(3)求粒子可能到达屏上区域的长度.

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如图甲所示,边长为L的正方形区域ABCD内有竖直向下的匀强电场,电场强度为E,与区域边界BC相距L处竖直放置足够大的荧光屏,荧光屏与AB延长线交于O点。现有一质量为m,电荷量为+q的粒子从A点沿AB方向以一定的初速进入电场,恰好从BC边的中点P飞出,不计粒子重力。

(1)求粒子进入电场前的初速度的大小?
(2)其他条件不变,增大电场强度使粒子恰好能从CD边的中点Q飞出,求粒子从Q点飞出时的动能?
(3)现将电场(场强为E)分成AEFD和EBCF相同的两部分,并将EBCF向右平移一段距离x(x≤L),如图乙所示。设粒子打在荧光屏上位置与0点相距y,请求出y与x的关系?

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(10分)如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间的距离d=40 cm.电源电动势E=24 V,内阻r=1 Ω,电阻R=15 Ω.闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4 m/s竖直向上射入板间.若小球带电荷量为q=1×10-2C,质量为m=2×10-2kg,不考虑空气阻力.那么,滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A板?此时,电源的输出功率是多大?(g取10 m/s2)

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