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(12分)如图甲所示,M、N为水平放置的平行板电容器的两个极板,两极板间距d=0.1m,两极板间的电压U=12.5V,O为上极板中心的小孔,以O为坐标,在y=0和y=2m之间有沿着x轴方向的匀强电场,PQ为电场区域的上边界,在x轴方向范围足够大,电场强度的变化如图乙所示,取x轴正方向为电场正方向。现有一个带负电的粒子,在t=0时刻从紧靠下级板中心O´处无初速释放,经过小孔O进入交变电场中,粒子的比荷,不计粒子重力.求粒子:(1)进入交变电场时的速度;(2)在8×10-3s末的位置坐标;
(3)离开交变电场时的速度大小和方向。
(1)50m/s(2)(0.032m,0.2m)(3),方向竖直向上。

试题分析:(1)粒子运动至小孔O的速度为
由动能定理得  2分
代入数据得   2分
(2)粒子O´运动至O所用的时间为
   1分
即自开始,粒子垂直射入交变电场,在内,粒子做类平抛运动
在y方向上,粒子做匀速运动,   1分
在x方向上,粒子向右匀加速运动的加速度大小    1分
粒子向右运动的位移   1分
故粒子在末的位置坐标为(0.032m,0.2m)1分
(3)由图可知,交变电场的变化周期,
粒子在交变电场中,在y方向上,一直匀速运动;在x方向上,一直向右运动,先匀加速,再匀减速至静止,这样周期性运动下去。    1分
粒子在交变电场中运动的时间   1分
故粒子离开交变电场时的水平速度为0   1分
因此,粒子离开交变电场时的速度,方向竖直向上。1分
点评:带电粒子在电场中的运动,综合了静电场和力学的知识,分析方法和力学的分析方法基本相同.先分析受力情况再分析运动状态和运动过程(平衡、加速、减速,直 线或曲线),然后选用恰当的规律解题.解决这类问题的基本方法有两种,第一种利用力和运动的观点,选用牛顿第二定律和运动学公式求解;第二种利用能量转化 的观点,选用动能定理和功能关系求解.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图9-38-4所示,由A、B两平行金属板构成的电容器放置在真空中,电容为C,原来不带电.电容器的A板接地,并且中心有一个小孔,通过这个小孔向电容器中射入电子,射入的方向垂直于极板,射入的速度为v0,如果电子是间歇发射的,即第一个电子达B板后再发射第二个电子,并且所有到达板的电子都留在B板上.随着电子的射入,两极板间的电势差逐渐增加,直至达到一个稳定值,已知电子的质量为m,电荷量为e电子所受的重力忽略不计,两板的距离为d.
  
小题1:当板上聚集了n个射来的电子时,两板间电场的场强E多大?
小题2:最多能有多少个电子到达B板?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图甲所示,在平行板电容器A、B两极板间加上如图乙所示的交变电压,t=0时A板电势比B板高,两板中间静止一电子,设电子在运动过程中不与两板相碰撞,而且电子只受电场力作用,规定向左为正方向,则下列叙述正确的是(   )


A、若t=0时刻释放电子,则电子运动的v-t图线如图一所示,该电子一直向B板做匀加速直线运动,
B、若t=时刻释放电子,则电子运动的v-t图线如图二所示,该电子一直向着B板匀加速直线运动
C、若t=时刻释放电子,则电子运动的v-t图如图三所示,该电子在2T时刻在出发点左边
D、若t=时刻释放电子,在2T时刻电子在出发点的右边

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

图中的A.B是一对平行的金属板,在两板间加上一周期为T的正弦交变电压,即在t=0时两板间电压为0,在t=T/4时A板为正的电势最大值,在t=T/2时,两板间电压又变为0,在t=3T/4时A板为负的电势最大值.一个电子(重力不计)从B板上的小孔进入板间,进入时的初速度可以忽略.已知电子不论何时进入,在半个周期时间内都不能到达A板.下面的说法中正确的是

A.若电子是在t=0时刻进入的,它将做简谐运动,永远也不能到达A板
B.若电子是在t=T/8时刻进入的,它将时而向A板运动,时而向B板运动,有可能从B板的小孔飞出
C.若电子是在t=T/4时刻进入的,它将做简谐运动,永远也不能到达A板
D.若电子是在t=3T/8时刻进入的,它将时而向A板运动,时而向B板运动,最终一定能打到A板上

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(12分)如图甲所示,水平放置的平行金属板AB的距离为d,它们的右端安放着垂直于金属板的靶MN,现在A、B板上加上如图乙所示的方波形电压,电压的正向值为U0,反向电压值为,且每隔T/2变向1次。现将质量为m的带正电,且电荷量为q的粒子束从AB的中点O以平行于金属板的方向OO′射入,设粒子能全部打在靶上而且所有粒子在A、B间的飞行时间均为T不计重力的影响,试问:

(1)定性分析在t=0时刻从O点进入的粒子,在垂直于金属板的方向上的运动情况。
(2)在距靶MN的中心O′点多远的范围内有粒子击中?
(3)要使粒子能全部打在靶MN上,电压U0的数值应满足什么条件?(写出U0、m、d、q、T的关系式即可)

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图图(甲)所示,A、B是真空中水平放置的一对平行金属板,两板间距离d=15cm。今将B板接地,在A板间加上如图(乙)所示的交变电压(U0 =1080V),然后让一个质量m=1.6×10-27kg、电量大小q=1.6×10-19C的带电粒子(不计重力)在t=0时刻从B板附近由静止开始运动。空气阻力不计。

(1)判断粒子的电性;
(2)当t1=?时粒子的速度第一次达到最大,并求出此最大速度;
(3)当粒子的速度第一次达到最大时,粒子的电势能多大?
(4)粒子撞击极板A时的速度为多大?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

在平行金属板间加上图所示的电压,能使处于板中央原来静止的电子做往复运动的电压是(    )
 

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象。当t=0时,在电场中由静止释放一个带电粒子,设带电粒子只受电场力作用,则下列说法中正确的是    (     )
A.带电粒子将始终向同一个方向运动
B.2s末带电粒子回到原出发点
C.带电粒子在0-3s内的初、末位置间的电势差为零
D.0-2s内,电场力的总冲量为零,电场力的总功不为零

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图,MN是一负点电荷产生的电场中的一条电场线.一个带正电的粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场线的轨迹如图虚线所示.下列结论正确的是(  )
A.带电粒子在a点的加速度小于带电粒子在b点的加速度
B.负点电荷一定位于M点左侧
C.带电粒子从a到b过程中动能逐渐减小
D.带电粒子在a点时的电势能小于带电粒子在b点时的电势能

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