如圖(甲)所示,水平放置的平行金屬板A、B,兩板的中央各有一小孔O1、O2,板間距離為d,開關(guān)S接1.當(dāng)t=0時,在a、b兩端加上如圖(乙)所示的電壓,同時在c、d兩端加上如圖(丙)所示的電壓.此時,一質(zhì)量為m的帶負電微粒P恰好靜止于兩孔連線的中點處(P、O1、O2在同一豎直線上).重力加速度為g,不計空氣阻力.
(1)若在t=時刻將開關(guān)S從1扳到2,當(dāng)ucd=2U0時,求微粒P的加速度大小和方向;
(2)若要使微粒P以最大的動能從A板中的O1小孔射出,問在t=到t=T之間的哪個時刻,把開關(guān)S從1扳到2,ucd的周期T至少為多少?
解:(1)當(dāng)A、B間加電壓U0,微粒P處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡條件,有q=mg①
當(dāng)A、B間電壓為2U0時,根據(jù)牛頓第二定律,有
q-mg=ma②
由①②得a=g,加速度的方向豎直向上
(2)依題意,為使微粒P以最大的動能從小孔O1射出,應(yīng)讓微粒P能從O2處無初速向上一直做勻加速運動.為此,微粒P應(yīng)先自由下落一段時間,然后加上電壓2U0,使微粒P接著以大小為g的加速度向下減速到O2處再向上加速到O1孔射出.設(shè)向下加速和向下減速的時間分別為t1和t2,則gt1=gt2
=gt+gt,解得:t1=t2=
故應(yīng)在t=T-時刻把開關(guān)S從1扳到2.
設(shè)電壓ucd的最小周期為T0,向上加速過程,有
d=g2,解得:T0=6.
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題
A.I=0,F(xiàn)T=0 | B.I=0,F(xiàn)T≠0 | C.I≠0,F(xiàn)T=0 | D.I≠0,F(xiàn)T≠0 |
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科目:高中物理 來源:2010年北京市海淀區(qū)高中畢業(yè)會考物理模擬試卷(12月份)(解析版) 題型:解答題
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