如圖(a)所示,兩塊平行金屬板,相距為d,加上如圖(b)所示的方波形電壓,電壓最大值為Um,周期為T.現(xiàn)有一離子束,其中每個粒子的帶電荷量為Q,質(zhì)量為m,從與兩板等距處與板平行的方向連續(xù)射入[如圖(a)].設粒子通過平行板所用的時間為T(和電壓變化的周期相同),且已知所有的粒子最后都可以通過兩板間的空間而打在右端的靶上.試求粒子最后打在靶上的位置范圍(即與靶心O′的最大距離和最小距離).不計重力影響.
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分析:金屬板間沒有電壓時,粒子做勻速直線運動;有電壓時,粒子做類平拋運動,將粒子的運動沿著平行于初速度方向和垂直于初速度的方向正交分解,在平行于初速度方向,粒子做勻速直線運動,在垂直于初速度方向,粒子在電場力的作用下做變速直線運動,粒子在t=0時刻進入時,與靶心O′有最大的距離;在t=
T
2
時刻進入時,與靶心O′有最小的距離;根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式結合列式求解即可.
解答:解:(1)t=0時刻射入的粒子打在靶上的位置與靶心O′的距離最大
設此距離為Ymax
此粒子在 t=0至 t1=
T
2
時間內(nèi),在水平方向上做勻速直線運動,在豎直方向上做勻加速直線運動,豎直方向的位移為
   Y1=
1
2
at12=
1
2
×
QUm
md
×(
T
2
)2=
QUmT2
8md

此粒子在t1=
T
2
至t2=T時間內(nèi),做勻速直線運動,豎直方向分速度為vy=a×t1=
QU m
md
×
T
2

豎直方向的位移為Y2=vy×
T
2
=
QU m
md
×
T
2
×
T
2
=
QUmT2
4md

Ymax=Y1+Y2=
QUmT2
8md
+
QUmT2
4md
=
3QUmT2
8md

(2)t=
T
2
時刻射入的粒子打在靶上的位置與靶心O′的距離最小
設此距離為Ymin
此粒子在t=
T
2
至 t=T時間內(nèi),做勻速直線運動;在t=T至 t=
3T
2
時間內(nèi),粒子在水平方向上仍做勻速直線運動,在豎直方向上做勻加速直線運動,豎直方向的位移為Ymin=Y1=
QUmT2
8md

∴粒子打在靶上的范圍在距靶心O′為
QUmT2
8md
3QUmT2
8md
之間. 
答:粒子最后打在靶上的位置范圍在距靶心O′為
QUmT2
8md
3QUmT2
8md
之間.
點評:本題關鍵將粒子的運動沿著平行于初速度方向和垂直于初速度方向進行正交分解,然后根據(jù)運動學公式列式求解.
練習冊系列答案
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(1)當帶電粒子離負極板的距離S0="q" E0t02/2m時,粒子在兩極板間運動的時間;
(2)兩平行板間的距離d 。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖(a)所示,兩塊足夠大的平行金屬板豎直放置,板間加有勻強電場和磁場,電場和磁場的大小隨時間按圖(b)和圖(c)所示的規(guī)律變化(規(guī)定垂直于紙面向外為磁感應強度的正方向)。在t=0時,由負極板內(nèi)側釋放一初速度為零的帶負電粒子,粒子的重力不計。在t=37t0/12時,帶電粒子被正極板吸收。已知電場強度E0、粒子的比荷q/m以及t0 。而磁感應強度B1、B2(均未知)的比值為1﹕3,在t0~2t0時間內(nèi),粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期為t0 。求:

(1)當帶電粒子離負極板的距離S0=q E0t02/2m時,粒子在兩極板間運動的時間;

(2)兩平行板間的距離d 。

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科目:高中物理 來源:2006年廣東省韶關市高考物理三模試卷(解析版) 題型:解答題

如圖(a)所示,兩塊平行金屬板,相距為d,加上如圖(b)所示的方波形電壓,電壓最大值為Um,周期為T.現(xiàn)有一離子束,其中每個粒子的帶電荷量為Q,質(zhì)量為m,從與兩板等距處與板平行的方向連續(xù)射入[如圖(a)].設粒子通過平行板所用的時間為T(和電壓變化的周期相同),且已知所有的粒子最后都可以通過兩板間的空間而打在右端的靶上.試求粒子最后打在靶上的位置范圍(即與靶心O′的最大距離和最小距離).不計重力影響.

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