在光滑水平面上有一質(zhì)量m=1.0×10kg、電量q=1.0×10C的帶正電小球,靜止在O點(diǎn)。以O點(diǎn)為原點(diǎn),在該水平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系Oxy,F(xiàn)突然加一沿X軸正方向、場(chǎng)強(qiáng)大小E=2.0×106V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng),使小球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)1.0s,所加電場(chǎng)突然變?yōu)檠?i>y軸正方向,場(chǎng)強(qiáng)大小仍為E=2.0×106V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)。再經(jīng)過(guò)1.0s,所加電場(chǎng)又突然變?yōu)榱硪粋(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng),使小球在此電場(chǎng)作用下經(jīng)1.0s速度變?yōu)榱。求此電?chǎng)的方向及速度變?yōu)榱銜r(shí)小球的位置。
(見(jiàn)解析)
由牛頓定律得知,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中小球加速度的大小為:a
代入數(shù)值得:a=0.20m/s                                 ①
當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)沿x正方向時(shí),經(jīng)過(guò)1秒鐘小球的速度大小為:vx=at=0.20×1.0=0.20m/s       ②
速度的方向沿x軸正方向.小球沿x軸方向移動(dòng)的距離:
x1=0.10m    ③
在第2秒內(nèi),電場(chǎng)方向沿y軸正方向,故小球在x方向做速度為vx的勻速運(yùn)動(dòng),在y方向做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng).沿x方向移動(dòng)的距離: △x2vxt=0.20m                   ④
沿y方向移動(dòng)的距離:                   ==0.10m      ⑤
故在第2秒末小球到達(dá)的位置坐標(biāo):
                                        x2=△x1+△x2=0.30m                     ⑥
y2=△y=0.10m                         ⑦
在第2秒末小球在x方向的分速度仍為vx,在y方向的分速度:
 y=at=0.20×1.0=0.20m/s         ⑧
由上可知,此時(shí)運(yùn)動(dòng)方向與x軸成45°角.要使小球速度能變?yōu)榱,則在第3秒內(nèi)所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向必須與此方向相反,即指向第三象限,與x軸成225°角.
在第3秒內(nèi),設(shè)在電場(chǎng)作用下小球加速度的x分量和y分量分別為ax、ay,則:
                   ax=0.20m/s2                               ⑨ ay=0.20m/s2                      ⑩
在第3秒末小球到達(dá)的位置坐標(biāo)為:  x3y2vxt=0.40m         11
                y3y2vyt=0.20m         12
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:單選題

一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為q,帶負(fù)電的液滴,從a點(diǎn)以速度v0沿與電場(chǎng)線成θ角方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中,如圖所示。當(dāng)液滴在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)b時(shí),它的速度方向是水平的,大小也恰為v0,則
A.b點(diǎn)在a點(diǎn)的正上方
B.b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)
C.b點(diǎn)電勢(shì)低于a點(diǎn)電勢(shì)
D.ab兩點(diǎn)間電勢(shì)差為

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

(18分)如圖甲所示,真空中的電極K連續(xù)不斷地發(fā)出電子(電子的初速度可忽略不計(jì)),經(jīng)電壓為U0的電場(chǎng)加速,加速電壓U0隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示.每個(gè)電子通過(guò)加速電場(chǎng)的過(guò)程時(shí)間極短,可認(rèn)為該過(guò)程加速電壓不變.電子被加速后由小孔S穿出,沿兩個(gè)彼此靠近且正對(duì)的水平金屬板A、B間中軸線,從左邊緣射入A、B兩板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),A、B兩板長(zhǎng)均為L(zhǎng)=0.20m,兩板之間距離d=0.050m,A板的電勢(shì)比B板的電勢(shì)高U.A、B板右側(cè)邊緣到豎直放置的熒光屏P(面積足夠大)之間的距離b=0.10m.熒光屏的中心點(diǎn)O與A、B板的中心軸線在同一水平直線上,不計(jì)電子之間的相互作用力及其所受的重力.求:
(1)假設(shè)電子能射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)右端射出時(shí),它在垂直于兩板方向的偏轉(zhuǎn)位移y為多少(用字母表示);
(2)要使電子都打不到熒光屏上,A、B兩板間所加電壓U應(yīng)滿足什么條件;
(3)當(dāng)A、B板間所加電壓U=50V時(shí),電子打在熒光屏上距離中心點(diǎn)O多遠(yuǎn)的范圍內(nèi).

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

(8分)如圖所示,A是能發(fā)射帶電量為+q質(zhì)量為m、初速度不計(jì)的離子源.離子源發(fā)射出的離子首先在豎直加速管B中加速,得到一定速率后進(jìn)入內(nèi)存輻向分布電場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)管C改變速度方向,然后從轉(zhuǎn)移管道D中水平輸出.已知加速管B中的加速電壓為U,偏轉(zhuǎn)管C是中心軸線半徑為R的圓弧管道.設(shè)偏轉(zhuǎn)管C內(nèi)中心軸線對(duì)應(yīng)的圓弧上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)處處相等,離子所受重力不計(jì).求:
(1)帶電粒子剛進(jìn)入偏轉(zhuǎn)管C時(shí)的瞬時(shí)速率;
(2)為確保帶電粒子順利沿圖中虛線進(jìn)入、偏轉(zhuǎn)并輸出,偏轉(zhuǎn)管C內(nèi)中心軸線對(duì)應(yīng)的圓弧上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)E為多大?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,電荷量和質(zhì)量都相同的帶正電的粒子以不同的初速度通過(guò)A、B兩板間的加速電場(chǎng)后飛出,不計(jì)重力的作用,則(   )

A.它們通過(guò)加速電場(chǎng)所需要的時(shí)間相等
B.它們通過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程中動(dòng)能的增量相等
C.它們通過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程中動(dòng)量的增量相等
D.它們通過(guò)加速電場(chǎng)的過(guò)程中電勢(shì)能的減少量相等

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,水平放置兩平行金屬板長(zhǎng)為L(zhǎng),間距為d,板間電壓為U,一束電子均以速度v平行金屬板射入電場(chǎng)中,欲使所有電子都不從板間飛出,則兩板電壓U至少為多少?(電子電量為e,質(zhì)量為m)

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,長(zhǎng)L="0." 4 m的兩平行金屬板A、B豎直放置,相距d="0." 02 m,兩板間接入恒定電壓為182 V且B板接正極一電子質(zhì)量m="9." 1 kg,電荷量,以m/s的速度緊靠A板向上射入電場(chǎng)中,不計(jì)電子的重力.問(wèn)電子能否射出電場(chǎng)?若能,計(jì)算在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)距離;若不能,在保持電壓不變的情況下,B板至少平移多少,電子才能射出電場(chǎng)?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,兩平行金屬板水平放置,板間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一帶電粒子以初速度V0沿上板邊緣垂直于電場(chǎng)線射入勻強(qiáng)電場(chǎng),它剛好貼著下板邊緣飛出。已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)兩極板長(zhǎng)L,間距為d,(粒子的重力忽略不計(jì))求:(16分)
⑴如果帶電粒子的初速度變?yōu)?V0,則離開(kāi)電場(chǎng)時(shí),沿場(chǎng)強(qiáng)方向的側(cè)向位移y為多少?
⑵如果帶電粒子的初速度變?yōu)?V0,粒子離開(kāi)電場(chǎng)后繼續(xù)運(yùn)動(dòng),當(dāng)它的豎直位移仍為d時(shí),它的水平位移x為多少?
(3)如果帶電粒子的初速度變?yōu)?V0,粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能與帶電粒子以初速度V0射入勻強(qiáng)電場(chǎng)后離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能之比?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

(10分)如圖所示,質(zhì)量為5×10-8kg的帶電微粒以V0=2m/s的速度從水平放置的金屬板A、B的中央飛入板間,已知板長(zhǎng)L=10cm,板間距離d="2" cm.當(dāng)UAB=1000V時(shí),帶電粒子恰好沿直線穿過(guò)板間,則
(1)UAB為多大時(shí)粒子擦上板邊沿飛出?
(2)UAB在什么范圍內(nèi)帶電粒子能從板間飛出?

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