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如圖所示,某空間有一豎直向下的勻強電場,電場強度E=1.0×102V/m,一塊足夠大的接地金屬板水平放置在勻強電場中,在金屬板的正上方高度h=0.80m的a處有一粒子源,盒內粒子以v0=2.0×102m/s的初速度向水平面以下的各個方向均勻放出質量為m=2.0×10-15kg,電荷量為q=+10-12C的帶電粒子,粒子最終落在金屬板b上.若不計粒子重力,求:(結果保留兩位有效數字)
(1)粒子源所在處a點的電勢;
(2)帶電粒子打在金屬板上時的動能;
(3)從粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍(所形成的面積).
分析:(1)金屬板接地,電勢為零,粒子源處a點的電勢高于金屬板的電勢,由U=Eh求出粒子源與金屬板間的電勢差,即為a點的電勢;
(2)粒子向金屬板運動的過程中,只有電場力做功,根據動能定理求解粒子打在金屬板上時的動能;
(3)粒子向各個方向向下運動,打金屬板上形成一個圓形區(qū)域,當粒子初速度方向水平方向向左或右時,粒子做類平拋運動,打在圓形區(qū)域的邊界上,水平位移等于圓的半徑,根據牛頓第二定律和運動學公式,求解圓的半徑,再求解面積.
解答:解:(1)粒子源所在處a點的電勢φa=Eh=80V
(2)由動能定理得
   qEh=Ek-
1
2
m
v
2
0

得到EK=qEh+
1
2
m
v
2
0
=1.2×10-10
J
(3)粒子源打在金屬板上的范圍是圓,設半徑為R,
h=
1
2
at2=
1
2
?
qE
m
?t2
,R=v0t
解得R=v0
2mh
qE

代入數據得:R=0.8
2
m
所以面積為:S=πR2=4m2
答:(1)粒子源所在處a點的電勢為80V;
(2)帶電粒子打在金屬板上時的動能為1.2×10-10J;
(3)從粒子源射出的粒子打在金屬板上所形成的面積為4m2
點評:求解電勢,往往先求出某點與零電勢的電勢差,再求解電勢;本題實質是類平拋運動問題,采用運動的分解法進行處理,常規(guī)題.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?長沙縣模擬)如圖所示,某空間有一豎直向下的勻強電場,電場強度E=1.0×102V/m,一塊足夠大的接地金屬板水平放置在勻強電場中,在金屬板的正上方高度h=0.80m的a處有一粒子源,盒內粒子以v0=2.0×102m/s的初速度向水平面以下的各個方向均勻釋放質量為m=2.0×10-15kg,電荷量為q=+10-12C的帶電粒子,粒子最終落在金屬板b上.若不計粒子重力,求:(結果保留兩位有效數字)dysz
(1)粒子源所在處a點的電勢;
(2)帶電粒子打在金屬板上時的動能;
(3)從粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍(所形成的面積);若使帶電粒子打在金屬板上的范圍減小,可以通過改變哪些物理量來實現?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,某空間有一豎直向下的勻強電場,電場強度E,一塊足夠大的接地金屬板水平放置在勻強電場中,在金屬板的正上方高度h的a處有一微粒源,盒內微粒以V0的初速度向水平面以下的各個方向均勻放出質量為m,電荷量為q的帶正電微粒,粒子最終落在金屬板b上.求:(要考慮微粒的重力,阻力不計)
(1)微粒源所在處a點的電勢?
(2)帶電微粒打在金屬板上時的動能?
(3)從微粒源射出的粒子打在金屬板上的范圍(所形成的面積)?若使帶電微粒打在金屬板上的范圍增大,可以通過改變哪些物理量來實現?(至少答兩種)

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?海南模擬)如圖所示,某空間有一豎直向下的勻強電場,電場強度E=1.0×102V/m,一塊足夠大的接地金屬板水平放置在勻強電場中,在金屬板的正上方高度h=0.80m的C處有一粒子源,可在紙面內向水平線以下的各個方向均勻放出帶電粒子,帶電粒子的初速度v0=2.0×102m/s,質量為m=2.0×10-15kg,電荷量為q=+10-12C,粒子最終落在金屬板上.若不計粒子重力,求:
(1)粒子源所在處C點的電勢;
(2)帶電粒子打在金屬板上時的動能;
(3)若只將電場換為勻強磁場,磁場分布在半徑為h,圓心在C點的圓形區(qū)域內,磁場方向垂直紙面向里,磁感應強度為B=0.5T,從粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍.(結果保留兩位有效數字,
3
=1.73

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科目:高中物理 來源:2013-2014學年福建省漳州市高三12月第四次月考物理試卷(解析版) 題型:計算題

如圖所示,某空間有一豎直向下的勻強電場,電場強度E=1.0×102V/m,一塊足夠大的接地金屬板水平放置在勻強電場中,在金屬板的正上方高度h=0.80 m的a處有一粒子源,盒內粒子以v0=2.0×102m/s初速度向水平面以下的各個方向均勻放出質量為m=2.0×1015kg、電荷量為q=+1012C的帶電粒子,粒子最終落在金屬板b上。若不計粒子重力,求:(結果保留兩位有效數字)

(1)粒子源所在處a點的電勢;

(2)帶電粒子打在金屬板上時的動能;

(3)從粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍(所形成的面積);若使帶電粒子打在金屬板上的范圍減小,可以通過改變哪些物理量來實現?

 

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