一電荷量為qq>0)、質(zhì)量為m的帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)的作用下,在t=0時(shí)由靜止開始運(yùn)動(dòng),場(chǎng)強(qiáng)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。不計(jì)重力,求在t=0到tT的時(shí)間間隔內(nèi)

(1)粒子位移的大小和方向;
(2)粒子沿初始電場(chǎng)反方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
(1),它的方向沿初始電場(chǎng)正方向
(2)t=T/4
解法一:粒子在0~T/4、T/4~T/2、T/2~3T/4、3T/4~T時(shí)間間隔內(nèi)做勻變速運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度分別為a1、a2、a3a4,由牛頓第二定律得
、、、 
由此得帶電粒子在0~T時(shí)間間隔內(nèi)運(yùn)動(dòng)的at圖像如圖(a)所示,對(duì)應(yīng)的vt圖像如圖(b)所示,其中

由圖(b)可知,帶電粒子在t=0到tT時(shí)的位移為
聯(lián)立解得:,它的方向沿初始電場(chǎng)正方向。
(2)由圖(b)可知,粒子在t=3T/8到t=5T/8內(nèi)沿初始電場(chǎng)反方向運(yùn)動(dòng),總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為
     (4分)
解法二:帶電粒子在粒子在0~T/4、T/4~T/2、T/2~3T/4、3T/4~T時(shí)間間隔內(nèi)做勻變速運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度分別為a1、a2、a3a4,由牛頓第二定律得
、、   (每個(gè)式子1分)
設(shè)粒子在tT/4、t=T/2、t=3 T/4、t=T時(shí)刻的速度分別為v1、v2、v3v4,則有
、、   (每個(gè)式子1分)
設(shè)帶電粒子在t=0到tT時(shí)的位移為s,有
       (4分)
解得          (2分)
它的方向沿初始電場(chǎng)正方向。    (1分)
(2)由電場(chǎng)的變化規(guī)律知,粒子從t=T/4時(shí)開始減速,設(shè)經(jīng)過時(shí)間t1粒子速度為零,有
,解得 t1=T/8  (1分)
粒子從t=T/2時(shí)開始加速,設(shè)經(jīng)過時(shí)間t2粒子速度為零,有
,解得 t2=T/8  (1分)
設(shè)粒子從t=0到t=T內(nèi)沿初始電場(chǎng)反方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2,有
t       (1分)
解得t=T/4           (1分)
【考點(diǎn)定位】考查帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及其相關(guān)知識(shí)。
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問答題

如圖所示,在距地面一定高度的地方以初速度v0向右水平拋出一個(gè)質(zhì)量為m,帶負(fù)電,電量為Q的小球,小球的落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)之間有一段相應(yīng)的水平距離。求:

(1)若在空間加上一豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),使小球的水平距離增加為原來(lái)的2倍,求此電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向
(2)若除加上上述勻強(qiáng)電場(chǎng)外,再加上一個(gè)與v0方向垂直的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng),使小球拋出后恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),求此勻強(qiáng)磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

從t=0時(shí)刻起,在兩塊平行金屬板間分別加上如圖所示的交變電壓,加其中哪種交變電壓時(shí),原來(lái)處于兩板正中央的靜止電子不可能在兩板間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)(  )

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

(12分)如下圖,加在極板A、B間的電壓做周期性的變化,正向電壓為,反向電壓為.周期為。在t=0時(shí),極板B附近的一個(gè)電子,質(zhì)量為m,電荷量為e,受電場(chǎng)力的作用由靜止開始運(yùn)動(dòng)。不計(jì)電子重力。

①若在時(shí)間內(nèi),電子不能到達(dá)極板A,求板間距d應(yīng)滿足的條件。
②板間距d滿足何種條件時(shí),電子到達(dá)極板A時(shí)動(dòng)能最大?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

(20分)如圖甲所示,在豎直方向存在著兩種區(qū)域:無(wú)電場(chǎng)區(qū)域和有理想邊界的勻強(qiáng)電 場(chǎng)區(qū)域。兩種區(qū)域相互間隔出現(xiàn),豎直高度均為h。電場(chǎng)區(qū)域共有n個(gè),水平方向足夠長(zhǎng),每一電場(chǎng)區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)的大小均為E,且E=,場(chǎng)強(qiáng)的方向均豎直向上。一個(gè)質(zhì)量為m、電 荷 量 為   q  的帶正電小球(看作 質(zhì)點(diǎn)),從第一無(wú)電場(chǎng)區(qū)域的上邊緣由靜止下落,不計(jì)空氣阻力。求:

(1)小球剛離開第n個(gè)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速度大;
(2)小球從開始運(yùn)動(dòng)到剛好離開第n個(gè)電場(chǎng)區(qū)域所經(jīng)歷的總時(shí)間;
(3)若在第n個(gè)電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)加上水平方向的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示,已知圖象中,磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期T是帶電小球在磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)周期的2倍,問哪段時(shí)間內(nèi)進(jìn)入第n個(gè)電場(chǎng)的小球能返回到與出發(fā)點(diǎn)等高的位置?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖甲所示,兩個(gè)平行金屬板PQ豎直放置,兩板間加上如圖乙所示的電壓,t=0時(shí),Q板比P板電勢(shì)高5 V,此時(shí)在兩板的正中央M點(diǎn)有一個(gè)電子,速度為零,電子在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng),使得電子的位置和速度隨時(shí)間變化。假設(shè)電子始終未與兩板相碰。在0<t<8×10-10s的時(shí)間內(nèi),這個(gè)電子處于M點(diǎn)的右側(cè),速度方向向左且大小逐漸減小的時(shí)間是(  )
A.0<t<2×10-10s
B.2×10-10s<t<4×10-10s
C.4×10-10s<t<6×10-10s
D.6×10-10s<t<8×10-10s

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖(a)所示, 水平放置的平行金屬板AB間的距離,板長(zhǎng),在金屬板的左端豎直放置一帶有小孔的擋板,小孔恰好位于AB板的正中間.距金屬板右端處豎直放置一足夠大的熒光屏.現(xiàn)在AB板間加如圖(b)所示的方波形電壓,已知 .在擋板的左側(cè),有大量帶正電的相同粒子以平行于金屬板方向的速度持續(xù)射向擋板,粒子的質(zhì)量,電荷量,速度大小均為.帶電粒子的重力不計(jì).求:
(1)在t=0時(shí)刻進(jìn)入的粒子射出電場(chǎng)時(shí)豎直方向的速度
(2)熒光屏上出現(xiàn)的光帶長(zhǎng)度
(3)若撤去擋板,同時(shí)將粒子的速度均變?yōu)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824151756406810.png" style="vertical-align:middle;" />,則熒光屏上出現(xiàn)的光帶又為多長(zhǎng)?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,A是一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框,每邊長(zhǎng)電阻為r,F(xiàn)維持線框以恒定速度v沿x軸運(yùn)動(dòng),并穿過圖中所示由虛線圍成的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。以順時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较颍?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824142408682563.png" style="vertical-align:middle;" />,線框在圖示位置的時(shí)刻作為時(shí)間的零點(diǎn),則bc兩點(diǎn)間的電勢(shì)差隨時(shí)間變化的圖線應(yīng)為

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問答題

如圖甲所示,水平放置的平行金屬板A和B間的距離為d,金屬板長(zhǎng)L=2
3
d,B板的右側(cè)邊緣恰好是傾斜擋板NM上的一個(gè)小孔K,現(xiàn)有質(zhì)量為m、帶正電且電荷量為q的粒子組成的粒子束,從AB的中點(diǎn)O以平行于金屬板方向OO′的速度v0不斷射入,不計(jì)粒子所受的重力.
(1)若在A、B板間加一恒定電壓U=U0,則要使粒子穿過金屬板后恰好打到小孔K,求U0的大;
(2)若在A、B板間加上如圖乙所示的電壓,電壓為正表示A板比B板的電勢(shì)高,其中T=
2L
v0
,且粒子只在0~
T
2
時(shí)間內(nèi)入射,則能打到小孔K的粒子在何時(shí)從O點(diǎn)射入?

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同步練習(xí)冊(cè)答案