如圖(甲)所示,A、B為兩塊距離很近的平行金屬板,板中央有小孔O和O',一束電子以初動能E0=120eV,從小孔O不斷地垂直于A板射入A、B之間,在B板右側(cè),平行金屬板M、N關于OO'連線對稱放置,在M、N之間形成一個勻強電場,金屬板長L=2×10-2m,板間距離d=4×10-3m,偏轉(zhuǎn)電場所加電壓為u2=20V,現(xiàn)在A、B兩板間加一個如圖(乙)所示的變化電壓u1,在t=0到t=2s的時間內(nèi),A板電勢低于B板,則在u1隨時間變化的第一個周期內(nèi):
(1)在哪段時間內(nèi)射入A板的電子可從B板上的小孔O′射出?
(2)在哪段時間內(nèi)射入A板的電子能從偏轉(zhuǎn)電場右側(cè)飛出?
(由于A、B兩板距離很近,可認為電子穿過A、B板所用的時間極短,可不計.)
分析:(1)電子在UAB<0時繼續(xù)加速,肯定能到達O′點,在UAB>0時在電場力的作用下做減速運動,先根據(jù)動能定理求出電子到達0′時動能恰好為零時的電壓,若大于此電壓就不能到達0′點;
(2)設電子從O'射出時的速度為V1,要使電子能從偏轉(zhuǎn)電場右側(cè)飛出,電子的偏移量必須小于
d
2
,電子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運動,根據(jù)平拋運動的基本規(guī)律求出從0′點射出時的最小初動能,再根據(jù)動能定理求出u1的最大值,根據(jù)圖象即可求出時間.
解答:解:(1)設電子到達0′時動能恰好為零則:△Ek=-eUAB=-120eV
得UAB=120V
對應時間  t1=2.6s,t2=3.4s                              
可見在前半周0~2s內(nèi),電子繼續(xù)加速,全部能通過;
在后半周,電子被減速,從圖中可以看出,
在時間段2.6s~3.4s內(nèi)電子將不能從小孔O'射出,
所以在第一個周期內(nèi),能射出的時間段為0~2.6s以及3.4s~4.0s.
(2)設電子從O'射出時的速度為V1,要使電子能從偏轉(zhuǎn)電場右側(cè)飛出,電子的偏移量必須小于
d
2
,即有
y=
1
2
eU2
md
(
L
v1
)
2
d
2

解得:EK1=
1
2
mv12
eU2L2
2d2
=250eV
即-eU′=EK1-E0≥130eV
得:U′≤-130V
由圖可知,電子能從偏轉(zhuǎn)電場右側(cè)飛出的時間為0.65s~1.35s
答:(1)在0~2.6s以及3.4s~4.0s時間內(nèi)射入A板的電子可從B板上的小孔O′射出;
(2)在0.65s~1.35s時間內(nèi)射入A板的電子能從偏轉(zhuǎn)電場右側(cè)飛出.
點評:電子先經(jīng)加速電場加速,后經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn),是常見的問題,本題的難點是加速電壓是周期性變化的,推導出偏轉(zhuǎn)距離與兩個電壓的關系是關鍵,同時要挖掘隱含的臨界狀態(tài).
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖(甲)所示,A、B兩平行金屬板水平放置,B板接地.A板電勢隨時間變化的周期為T,圖象如圖(乙)所示.C、D兩平行金屬板豎直放置,兩板中心開有小孔O2、O2′,小孔正對A、B兩平行金屬板間的中軸線O1O1′,O1′與O2間的距離可以忽略,C、D兩板間電勢差恒為U2.在t=0時刻,有一質(zhì)量為m、帶電量為-q的微粒以一定初速度沿O1O1′進入A、B兩極板間,并能從小孔O2進入C、D兩極板間,剛好運動至小孔O2′處后返回,從小孔O2處射出,又進入A、B極板間.不計帶電粒子的重力,求:
(1)該帶電粒子從左側(cè)Ol處進入A、B極板間時的初速度大小v0
(2)A、B兩極板間距d的最小值是多少?
(3)要使該帶電粒子能夠返回至O1處,C、D兩極板間的間距應滿足什么條件?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖(甲)所示,A、B兩物體疊放在一起,放在光滑的水平地面上,從靜止開始受到一變力的作用,該力與時間的關系如圖(乙)所示,運動過程中兩物體始終保持相對靜止,則下列說法正確的是( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)一列沿x輔正向傳播的橫波在t=0時刻的波形圖如圖(甲)所示,a、b、c、d為介質(zhì)中四個質(zhì)點的平衡位置,則圖(乙)是下面哪個質(zhì)點的振動圖象(  )
A、平衡位置在a處的質(zhì)點B、平衡位置在b處的質(zhì)點C、平衡位置在c處的質(zhì)點D、平衡位置在d處的質(zhì)點

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(1)關于測量數(shù)據(jù)1.035cm,以下說法正確的是
BC
BC

A.該數(shù)據(jù)有三個有效數(shù)字                 B.該數(shù)據(jù)可能是20分度游標卡尺測出的
C.該數(shù)據(jù)不可能是50分度游標卡尺測出的    D.該數(shù)據(jù)可能是千分尺測出的
(2)光電計時器是一種研究物體運動情況的常用計時儀器,其面板結(jié)構如圖(甲)所示,a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置,當有物體從a、b間通過時,光電計時器就可以顯示物體的擋光時間.現(xiàn)用圖(乙)所示裝置做“利用自由落體運動驗證機械能守恒定律”的實驗,圖中1為小鋼球,2和3是固定在鐵架臺適當位置的兩個光電門,與之連接的兩個光電計時器沒有畫出.讓小鋼球從兩個光電門正上方某高度處自由落下,光電門2和3各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為5.0×10-2s和2.0×10-2s.用游標卡尺測量小鋼球的直徑
d,此時卡尺游標部分如圖(丙)所示

①讀出小鋼球的直徑d=
5.015
5.015
cm.
②小鋼球經(jīng)過光電門這段時間可看作勻速運動,則
小鋼球通過光電門2中心的速度v1=
1.0
1.0
m/s,小鋼球通過光電門3中心的速度v2=
2.5
2.5
m/s.(保留兩位有效數(shù)字)
③為了驗證機械能守恒定律,除了計算小鋼球通過光電門的速度外,還需要用工具直接測量的物理量有
C
C
(選填下列選項).
A.小鋼球的質(zhì)量m  
B.重力加速度g
C.光電門2中心到3中心的高度h
D.小鋼球通過光電門2中心到3中心的時間△t 
④要驗證的表達式
mgh=
1
2
mv
2
2
-
1
2
mv
2
1
mgh=
1
2
mv
2
2
-
1
2
mv
2
1

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