【题目】如图所示,虚线PQ、MN间存在水平匀强电场,一带电粒子质量为m=2.0×10﹣11kg、电荷量为q=+1.0×10﹣5C,从a点由静止开始经电压为U=100V的电场加速后,垂直于匀强电场进入匀强电场中,从虚线MN的某点b(图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成30°角.已知PQ、MN间距为20cm,带电粒子的重力忽略不计.求:
(1)带电粒子刚进入匀强电场时的速率v1
(2)匀强电场的场强大小
(3)ab两点间的电势差.
【答案】
(1)解:粒子在加速电场中运动的过程,由动能定理得:qU=
代入数据解得:v1= =
m/s=104m/s
答:带电粒子刚进入匀强电场时的速率v1为104m/s.
(2)解:粒子进入匀强电场中做类平抛运动,沿初速度方向做匀速运动,则有:d=v1t,
粒子沿电场方向做匀加速运动,则有:vy=at
由题意得:tan30°=
由牛顿第二定律得:qE=ma,
联立以上相关各式并代入数据得:
E= ×103N/C=1.732×103N/C
答:匀强电场的场强大小为1.732×103N/C.
(3)解:对整个过程,由动能定理得:
qUab= =
(
+
)
联立以上相关各式并代入数据得:
Uab=400V
答:b两点间的电势差为400V.
【解析】(1)带电粒子在加速电场中,电场力做正功为qU,运用动能定理求解速率v1.(2)粒子进入匀强电场中做类平抛运动,竖直方向上做匀速直线运动,水平方向做匀加速直线运动,将粒子在b的速度进行分解,运用运动学公式和牛顿第二定律求解场强的大小.(3)对于粒子在匀强电场的过程,运用动能定理列式求解ab两点间的电势差.
【考点精析】通过灵活运用动能定理的综合应用和带电微粒(计重力)在电场中的运动,掌握应用动能定理只考虑初、末状态,没有守恒条件的限制,也不受力的性质和物理过程的变化的影响.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用时间的动力学问题,都可以用动能定理分析和解答,而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷;带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或明确的暗示以外,一般都不能忽略重力;由于带电粒子在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力,因此可以用两种方法处理:①正交分解法;②等效“重力”法即可以解答此题.
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【题目】质量为m=4kg的小物块静止于水平地面上的A点,现用F=10N的水平恒力拉动物块.当物块运动到B点时撤去拉力,物块继续滑动一段距离后停在C点.测得A、B两点相距x1=16m,B、C两点相距x2=4m,g取10m/s2 , 求:
(1)物块与地面间的动摩擦因数μ:
(2)物块从A点运动到C点的时间t.
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【题目】一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程,其中bc的延长线通过原点,cd垂直于ab且与水平轴平行,da与bc平行,则气体体积在( )
A.ab过程中不断增加
B.bc过程中保持不变
C.cd过程中不断增加
D.da过程中保持不变
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【题目】某学习小组要探究导电溶液的电阻在体积相同时,电阻值与长度的关系.选取一根乳胶管,里面灌满了稀盐水,两端用粗铜丝塞住管口,形成一段封闭的圆柱形盐水柱.进行了如下实验:
①用多用电表粗测盐水的电阻:该小组首先选用“×100”欧姆挡,其阻值如图(甲)中指针a所示,为了减小多用电表的读数误差,多用电表的选择开关应换用(选填“×10”或“×1000”)欧姆挡;
改换选择开关后,若测得阻值如图(甲)中指针b所示,则Rx的阻值大约是Ω;
②现采用伏安法测盐水柱Rx的电阻,有如下实验器材:
A.锂电池(电动势标E称值为3.7V)
B.电压表V(量程4V,RV约为4.0kΩ)
C.电流表A1(量程100mA,RA1约为5Ω)
D.电流表A2(量程2mA,RA2约为50Ω)
E.滑动变阻器R1(0~40Ω,额定电流为1A)
F.开关S一只,导线若干
为了测定盐水柱Rx的阻值,该小组同学实验时电流表应该选择(填A1或A2).
③为探究导电溶液的电阻在体积V相同时,电阻值R与长度L的关系.该小组同学通过握住乳胶管两端把它均匀拉长改变长度,多次实验测得稀盐水柱长度L和电阻R的数据.为了定量研究电阻R与长度L的关系,该小组用纵坐标表示电阻R,作出了如图(乙)所示的图线,你认为横坐标表示的物理量是 . (选填L、 、L2或
)
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【题目】在“测定金属丝的电阻率”实验中,用螺旋测微器测量金属丝直径时其刻度的位置如图1所示.
(1)从图中可读出金属丝的直径为 mm.
(2)在用伏安法测定金属丝的电阻时(金属丝的电阻约为5Ω),除被测金属丝外,还有如下实验器材供选择:
A.直流电源:电动势约12V,内阻很小;
B.电流表A1:量程0~0.6A,内阻约为0.5Ω;
C.电流表A2:量程0~3.0A,内阻约为0.1Ω;
D.电压表V:量程0~3V,内阻约为10kΩ;
E.滑动变阻器R:最大阻值5Ω;
F.开关、导线若干
为了提高实验的测量精度,在可供选择的器材中,应该选用的电流表是(填A1 , 或A2).
(3)根据所选的器材,在图2虚线框中画出完整的实验电路图(要求电阻丝上的电压从零开始变化).
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【题目】带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出,能够达到的最大高度为hl;若加上水平方向的匀强磁场,且保持初速度仍为vo , 小球上升的最大高度为h2;若加上水平方向的匀强电场,且保持初速度仍为v.,小球上升的最大高度为h3 , 如图所示.不计空气阻力,则( )
A.h1=h2=h3
B.h1>h2>h3
C.h1=h2>h3
D.h1=h3>h2
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【题目】如图所示,一折杆固定在小车上,∠A=θ,B端固定一个质量为m的小球,设小车向右的加速度为a,AB杆对小球的作用力大小为F,则下列说法正确的是:
A. 当a=0时,F=,方向沿AB杆
B. 当a=gtanθ时,F=,方向沿AB杆
C. 无论a取何值,F都等于m ,方向都沿AB杆
D. 无论a取何值,F都等于m ,方向与AB杆所在直线无关
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【题目】如图是通过街头变压器降压给用户供电的示意图.输入电压是市区电网的电压,负载变化时输入电压不会有大的波动.输出电压通过输电线送给用户,两条输电线总电阻用R0表示.当负载增加时,则( )
A.电压表 、
的读数几乎不变
B.电流表 的读数增大,电流表
的读数减小
C.电压表 的读数增大,电流表
的读数增大
D.电压表 、
的读数之差与电流表
的读数的比值不变
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【题目】如图所示是做光电效应实验的装置简图.在抽成真空的玻璃管内,K为阴极(用金属铯制成,发生光电效应的逸出功为1.9eV),A为阳极.在a、b间不接任何电源,用频率为ν(高于铯的极限频率)的单色光照射阴极K , 会发现电流表指针有偏转.这时,若在a、b间接入直流电源,a接正极,b接负极,并使a、b间电压从零开始逐渐增大,发现当电压表的示数增大到2.1V时,电流表的示数刚好减小到零.求:
(1)a、b间未接直流电源时,通过电流表的电流方向.
(2)从阴极K发出的光电子的最大初动能EK是多少焦?
(3)入射单色光的频率是多少?
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