如圖(甲)所示,兩塊平行金屬板水平放置,間距d=0.1m,板長l=0.8m.一個可以看成質(zhì)點的帶正電微粒(重力不計),荷質(zhì)比q/m=0.8(c/kg),以速度V0=2m/s,從兩板中間沿水平方向射入平行金屬板,在兩板之間加上如圖(乙)的交變電壓,U0=1(V),T=0.04(s).在平行金屬板的右邊有范圍足夠?qū)挼拇怪庇诩埫嫦蚶锏膭驈?qiáng)磁場,B=
π
24
×103(T),設(shè)微粒在t=
1
8
T時刻水平向右進(jìn)入電場.求:

(1)微粒在電場中運動經(jīng)過第一個0.04(s)時間內(nèi),在豎直方向運動的距離d0為多大?
(2)微粒第一次射出電場前,在豎直方向運動的最大距離dm為多大?
(3)微粒最后從平行金屬板左邊射出時,距左邊入射點的豎直距離為多少?
分析:微粒在
1
8
T時進(jìn)入電場,先勻加速
1
8
T,然后勻減速運動
1
8
T,再反向勻加速…對照電場力方向分析出對應(yīng)的運動情況,根據(jù)位移時間公式求出豎直方向運動的距離;
粒子水平方向勻速運動,由此求出運動時間,豎直方向做如第一問運動情況中的周期性運動,看運動時間內(nèi)有多少個周期,算出對應(yīng)的豎直位移;
求出粒子在磁場中圓周運動的周期,其在磁場中運動的時間恰好為交變電場的
3
4
T,從而判斷出返回過程與前面過程為對稱圖形,然后結(jié)合幾何知識求解.
解答:解:(1)前
3
8
T運動的距離為S1
S1=
1
2
qU0
md
3
8
T)2
第一個
1
8
T運動的距離S2=
1
2
qU0
md
1
8
T)2
所以d=2(S1-S2)=
2
16
qU0T2
md
=1.6mm
(2)因為dm=10d0+2s2=16mm+0.2mm=16.2mm
(3)在磁場中運動的周期T′=
2πm
qB
=6×10-2s
半周時間t=3×10-2s=
3
4
T
r=
mv0
qB
=
60
π
×10-3m
返回過程與前面過程為對稱圖形.
所以d=2r-20d0=
120
π
×10-3-20×1.6×10-3=6.2×10-3m
答:(1)微粒在電場中運動經(jīng)過第一個0.04(s)時間內(nèi),在豎直方向運動的距離d0為1.6mm.
(2)微粒第一次射出電場前,在豎直方向運動的最大距離dm為16.2mm.
(3)微粒最后從平行金屬板左邊射出時,距左邊入射點的豎直距離為6.2×10-3m.
點評:解決本題的關(guān)鍵是將粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)運動情況與電場的交變周期對應(yīng)起來.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

與打點計時器一樣,光電計時器也是一種研究物體運動情況是常用的計時儀器.如圖(甲)所示,a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置.現(xiàn)利用如圖(乙)所示的裝置驗證“機(jī)械能守恒定律”.方法是:在滑塊上安裝一遮光板,把滑塊放在水平放置的氣墊導(dǎo)軌上,通過跨過定滑輪的細(xì)繩與鉤碼相連,連接好1、2兩個光電門.在圖示位置釋放滑塊后,光電計時器記錄下滑塊上的遮光板先后通過兩個光電門的時間分別為△t1、△t2.已知滑塊(含遮光板)質(zhì)量為M、鉤碼質(zhì)量為m、兩光電門間距為s、遮光板寬度為L(L遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于s)、當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.

(1)計算滑塊上的遮光板先后通過兩個光電門時的瞬時速度的表達(dá)式:v1=
L
t1
L
t1
,v2=
L
t2
L
t2
(用題目中給定的字母表示)
(2)本實驗中驗證機(jī)械能守恒的表達(dá)式為
mgs=
1
2
(M+m)(
L
t2
)2-
1
2
(M+m)(
L
t1
)2
mgs=
1
2
(M+m)(
L
t2
)2-
1
2
(M+m)(
L
t1
)2
(用題目中給定的字母表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2007?蘇州二模)[A題]兩塊水平平行放置的金屬板如圖(甲)所示,大量電子(已知電子質(zhì)量為m、電荷量為e)由靜止開始,經(jīng)電壓為U0的電場加速后,連續(xù)不斷地從兩板正中間沿水平方向射人兩板間.當(dāng)兩板均不帶電時,這些電子通過兩板之間的時間為3t0;當(dāng)在兩板間加如圖(乙)所示的周期為2t0、幅值恒為U的周期性電壓時,恰好能使所有電子均從兩板間通過.求
(1)這些電子飛離兩板間時,側(cè)向位移(即豎直方向上的位移)的最大值symax
(2)這些電子飛離兩板間時,側(cè)向位移的最小值symin

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖(甲)所示,質(zhì)量分別為m=1kg、M=2kg的A、B兩個小物塊,用輕彈簧相連而靜止在光滑水平面上,在A的左側(cè)某處另有一質(zhì)量也為m=1kg的小物塊C,以v0=4m/s的速度正對A向右做勻速直線運動,一旦與A接觸就將黏合在一起運動(黏合時間極短).若在C與A接觸前,瞬間使A獲得一初速度vA0,并從此時刻開始計時,規(guī)定向右為正方向,A的速度隨時間變化的圖象如圖(乙)所示(此圖象僅限C與A接觸前),彈簧始終未超出彈性限度,vA0=6m/s.求:
(1)在C與A接觸前,當(dāng)A的速度分別為6m/s、2m/s、-2m/s時,求對應(yīng)狀態(tài)下B的速度,并據(jù)此在圖(乙)中粗略畫出B的速度隨時間變化的圖象(要求畫出IT時間內(nèi)).
(2)當(dāng)A的速度為vA時C與A接觸,在接觸后的運動過程中彈簧的彈性勢能為Ep,當(dāng)vA取何值時,Ep有最大值?試求出Ep的最大值.
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科目:高中物理 來源: 題型:

實驗室有如下器材:
儀器 數(shù)量和規(guī)格
定值電阻R0 一只:阻值為25Ω左右
滑動變阻器R1 一只:總阻值40Ω
小量程電流表A 相同兩塊:量程100mA,內(nèi)阻未知
電壓表V 相同兩塊:量程3V,內(nèi)阻未知
直流電源 一個:電動勢約為4V,內(nèi)阻約為5Ω
開關(guān) 一個:單刀單擲
導(dǎo)線 若干
(1)為了測量定值電阻的阻值及兩表的內(nèi)阻,某同學(xué)設(shè)計了如圖(甲)所示的電路.在某次測量中電壓V1、V2的示數(shù)分別為1.20V、1.45V;電流表A1、A2的示數(shù)為48.0mA、50.0mA,則定值電阻的阻值R0=
 
Ω;電流表的內(nèi)阻RA=
 
Ω;電壓表的內(nèi)阻RV=
 
Ω.
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(2)為了進(jìn)一步較精確測定電源的電動勢和內(nèi)阻,從電表中選出一塊電壓表和一塊電流表,結(jié)合其它器材,測出多組U和I的值,作出U-I圖線,再由圖線測出電源的電動勢和內(nèi)阻.請設(shè)計出電路圖,畫在圖乙中的方框內(nèi).

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