在真空中速度為v=6.4×107m/s的電子束連續(xù)射入兩平行板間,如圖所示,極板長(zhǎng)度L=8.0×10-2m間距d=5.0×10-2m,兩極板不帶電時(shí),電子將沿極板間的中線通過(guò),在極板上加一個(gè)50Hz的交變電壓u=U0sinωt,如果所加電壓的最大值U0超過(guò)某值UC時(shí),電子束將有時(shí)能通過(guò)兩極板,有時(shí)間斷而不能通過(guò)(電子電荷量e=1.6×10-19C,電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg).求:

(1)UC的大小為多少;
(2)求U0為何值時(shí),才能使通過(guò)與間斷的時(shí)間之比Δt1∶Δt2=2∶1.
(1)=91v(2)105v

試題分析:1)電子沿平行板的方向做勻速運(yùn)動(dòng),通過(guò)平行板的時(shí)間t=L/v=1.25×10-9s,交變電流的周期T=10-2s,由于t≤T,可認(rèn)為電子在通過(guò)平行板時(shí)板間的電壓和場(chǎng)強(qiáng)是穩(wěn)定不變的,每個(gè)能通過(guò)平行板的電子均做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng).
水平方向勻速運(yùn)動(dòng)  L=vt
豎直方向勻加速運(yùn)動(dòng)  a=
電子束不能通過(guò)平行板時(shí)有  y=
由以上三式得  U0≥=91v
(2)對(duì)于按正弦規(guī)律變化的交變電壓可由數(shù)學(xué)知識(shí)結(jié)合畫(huà)圖得到,電壓大于U0的時(shí)間為六分之一周期才能滿(mǎn)足條件,即U0=Umaxsinωt=.
所以≈105v
點(diǎn)評(píng):本題考查挖掘理想化條件構(gòu)建物理模型的能力.第(2)問(wèn)還考查應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力.
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

帶電粒子(不計(jì)重力)以水平初速度v0垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入水平放置的平行金屬板形成的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,它離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度偏離原來(lái)方向的偏向角為θ,豎直偏移的距離為h,則下列說(shuō)法正確的是
A.粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)似平拋的運(yùn)動(dòng)
B.偏向角θ與粒子的電荷量和質(zhì)量無(wú)關(guān)
C.粒子飛過(guò)電場(chǎng)的時(shí)間取決于極板長(zhǎng)度和粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的初速度
D.粒子豎直偏移的距離h可用夾在兩極板間的電壓來(lái)控制

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在兩條豎直邊界線所圍的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從左邊界的 P 點(diǎn)以某一水平速度射入電場(chǎng),從右邊界的 Q 點(diǎn)射出,下列判斷正確的有( )
A.粒子帶正電
B.粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
C.粒子電勢(shì)能增大
D.僅增大電場(chǎng)強(qiáng)度粒子通過(guò)電場(chǎng)的時(shí)間不變

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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、B兩導(dǎo)體板平行放置,在t=0時(shí)將電子從A板附近由靜止釋放(電子的重力忽略不計(jì)).分別在A、B兩板間加四種電壓,它們的UAB-t圖線如下列四圖所示.其中可能使電子到不了B板的是(  )

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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,一電子以v0的初速度沿平行金屬板的軸線射入金屬板空間.從電子射入的時(shí)刻開(kāi)始在金屬板間加如圖乙所示的交變電壓,假設(shè)電子能穿過(guò)平行金屬板.則下列說(shuō)法正確的是(   )
A.電子只可能從軸線到上極板之間的空間射出(不包括軸線)
B.電子只可能從軸線到下極板之間的空間射出(不包括軸線)
C.電子可能從軸線到上極板之間的空間射出,也可能沿軸線方向射出
D.電子射出后動(dòng)能一定增大

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

(12分)如圖甲所示,水平放置的平行金屬板AB的距離為d,它們的右端安放著垂直于金屬板的靶MN,現(xiàn)在A、B板上加上如圖乙所示的方波形電壓,電壓的正向值為U0,反向電壓值為,且每隔T/2變向1次,F(xiàn)將質(zhì)量為m的帶正電,且電荷量為q的粒子束從AB的中點(diǎn)O以平行于金屬板的方向OO′射入,設(shè)粒子能全部打在靶上而且所有粒子在A、B間的飛行時(shí)間均為T。不計(jì)重力的影響,試問(wèn):

(1)定性分析在t=0時(shí)刻從O點(diǎn)進(jìn)入的粒子,在垂直于金屬板的方向上的運(yùn)動(dòng)情況。
(2)在距靶MN的中心O′點(diǎn)多遠(yuǎn)的范圍內(nèi)有粒子擊中?
(3)要使粒子能全部打在靶MN上,電壓U0的數(shù)值應(yīng)滿(mǎn)足什么條件?(寫(xiě)出U0、m、d、q、T的關(guān)系式即可)

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在兩極板中間有一靜止的電子,在交變電壓作用下電子的運(yùn)動(dòng)情況是(不計(jì)重力,t=0時(shí),M板電勢(shì)為正,板間距離足夠長(zhǎng))   (  )
A.一直向M板運(yùn)動(dòng)
B.一直向N板運(yùn)動(dòng)
C.先向M板運(yùn)動(dòng),再一直向N板運(yùn)動(dòng)
D.在M、N間做周期性的來(lái)回運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

(2010年高考天津理綜卷)在靜電場(chǎng)中,將一正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn),電場(chǎng)力做了負(fù)功,則(  )
A.b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定比a點(diǎn)大
B.電場(chǎng)線方向一定從b指向a
C.b點(diǎn)的電勢(shì)一定比a點(diǎn)高
D.該電荷的動(dòng)能一定減小

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖1所示,平行板電容器帶電量為Q,固定在絕緣底座上,兩極板豎直放置,整個(gè)裝置靜止在光滑的水平面上,板間距離為d,一個(gè)質(zhì)量為m,帶電量為+q的彈丸以一定的初速度從一極板間中點(diǎn)的小孔射入電容器中(彈丸的重力不計(jì),電容器外面周?chē)碾妶?chǎng)強(qiáng)度為零),設(shè)彈丸在電容器中最遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn),彈丸在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的v-t圖象如圖2所示,根據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中所提供的信息,你能求得哪些定量的結(jié)果?請(qǐng)寫(xiě)出其中四個(gè)物理量的求解過(guò)程.提示:例如反映電容器的有關(guān)物理量、電容器及底座的總質(zhì)量及系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的守恒量等.

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