【題目】如圖甲所示,水平放置的平行金屬板A和B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,且每隔變向1次。現(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間的飛行時間均為T。不計重力的影響,試求:

(1)定性分析在t=0時刻從O點進入的粒子,在垂直于金屬板的方向上的運動情況。

(2)在距靶MN的中心O′點多遠的范圍內(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)值應滿足什么條件?(寫出U0、m、d、q、T的關(guān)系式即可)

【答案】(1)0~時間內(nèi),帶正電的粒子受到向下的電場力而向下做加速運動,在~T時間內(nèi),粒子受到向上的電場力而向下做減速運動。

(2)O′以下到O′以上

(3)U0<

【解析】(1)0~時間內(nèi),帶正電的粒子受到向下的電場力而向下做加速運動,在~T時間內(nèi),粒子受到向上的電場力而向下做減速運動。 (2分)

(2)當粒子在0,T,2T…nT(n=0,1,2…)時刻進入電場中時,粒子將打在O′點下方最遠點,在前時間內(nèi),粒子豎直向下的位移:

y1=a1()2= (2分)

在后時間內(nèi),粒子豎直向下的位移:

y2=v-a2()2 (2分)

其中:v=a1= (1分)

a2= (1分)

解得:y2= (1分)

故粒子打在距O′點正下方的最大位移:

y=y1+y2= (1分)

當粒子在,(n=0,1,2…)時刻進入電場時,將打在O′點上方最遠點,在前時間內(nèi),粒子豎直向上的位移:

y′1=a1′()2= (1分)

在后時間內(nèi),粒子豎直向上的位移:

y2′=v′-a2′()2 (1分)

其中:v′=a1= (1分)

a2′= (1分)

解得:y2′=0 (1分)

故粒子打在距O′點正上方的最大位移:

y′=y1′+y2′= (1分)

擊中的范圍在O′以下到O′以上 (1分)

(3)要使粒子能全部打在靶上,需有:

< (2分)

解得:U0< (1分)

練習冊系列答案
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【題目】如圖所示,向一個空的鋁飲料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管,接口用蠟密封,在吸管內(nèi)引入一小段油柱(長度可以忽略).如果不計大氣壓的變化,這就是一個簡易的氣溫計.已知鋁罐的容積是360cm3,吸管內(nèi)部粗細均勻,橫截面積為0.2cm2,吸管的有效長度為20cm,當溫度為25℃時,油柱離管口10cm.求:

(1)吸管上標刻溫度值時,請通過定量推導加以證明其刻度是否均勻?

(2)計算這個氣溫計的測量范圍.

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【題目】質(zhì)量為M=2kg的長木板A放在光滑的水平面上,質(zhì)量為m=2kg的另一物體B以水平速度v0=2m/s滑上原來靜止的長木板A的表面,由于A、B間存在摩擦,之后A、B速度隨時間變化情況如圖所示,(g取10m/s2)則下列說法不正確是( 。

A. 木板A的最小長度為1m

B. 系統(tǒng)損失的機械能為1J

C. A、B間的動摩擦因數(shù)為0.1

D. 木板獲得的動能為1J

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【題目】某實驗小組為了測定小燈泡的伏安特性曲線,選取了如圖甲所示的實驗器材。待測小燈泡的額定電壓為3.2V,要求測量范圍盡量大一些,并描繪出小燈泡的伏安特性曲線。

(1)選取電源的電動勢4.0V,電源內(nèi)阻不計。同學們?yōu)榱司_測量電壓,需要將量程1.0V的電壓表改裝為量程4.0V,已知1.0V電壓表的內(nèi)阻為1.2KΩ,需要給電壓表______(選填:串連、并聯(lián))一個R0=______KΩ的定值電阻。

(2)用筆代替導線,將儀器實物圖按實驗要求連接好______

(3)同學們正確實驗后描繪出小燈泡伏安特性曲線如圖乙所示,由伏安特性曲線可知,當小燈泡兩端電壓增大、燈絲溫度升高時,電阻_______(選填:增大、不變、減。。正常工作時燈絲電阻等于_______ ,額定功率是______W(均取兩位有效數(shù)字)。

(4)將實驗時所用的電源串連上一個的電阻,再與這個小燈泡直接串連在一起,則小燈泡的實際功率是_________W(取兩位有效數(shù)字)

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【題目】如圖所示為放置在豎直平面內(nèi)游戲滑軌的模擬裝置,滑軌由四部分粗細均勻的金屬桿組成,其中傾斜直軌AB與水平直軌CD長均為L=3 m,圓弧形軌道APD和BQC均光滑,AB、CD與兩圓弧形軌道相切,BQC的半徑為r=1 m,APD的半徑為R=2 m,O2A、O1B與豎直方向的夾角均為θ=37°.現(xiàn)有一質(zhì)量為m=1 kg的小球穿在滑軌上,以Ek0的初動能從B點開始沿BA向上運動,小球與兩段直軌道間的動摩擦因數(shù)均為μ=,設(shè)小球經(jīng)過軌道連接處均無能量損失.(g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:

(1)要使小球能夠通過弧形軌道APD的最高點,初動能Ek0至少多大?

(2)求小球第二次到達D點時的動能;

(3)小球在CD段上運動的總路程.

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【題目】如圖所示,質(zhì)量為m=1 kg、帶電荷量為q=2×10-3 C的小物塊靜置于絕緣水平面上,A點左側(cè)上方存在方向水平向右的勻強電場,小物塊運動的vt圖象如圖乙所示,取g=10 m/s2,則下列說法正確的是(  )

A. 小物塊在0~3 s內(nèi)的平均速度為m/s

B. 小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.4

C. 勻強電場的電場強度為3 000N/C

D. 物塊運動過程中電勢能減少了12 J

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【題目】光滑平臺中心有一個小孔,用細線穿過小孔,兩端分別系一個小球A、B,A位于平臺上,B置于水平地面上.盤上小球A以速率v=1.2m/s做半徑r=30cm的勻速圓周運動.已知小球A、B的質(zhì)量分別為mA=0.6kg,mB=1.8kg.求:

(1)小球A做圓周運動的角速度ω;

(2)小球B對地面的壓力大小FN;

(3)若逐漸增大小球A做圓周運動的速度,要使B球能離開地面,小球A做圓周運動的線速度應滿足的條件.

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【題目】質(zhì)量相等的A、B兩球在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運動,A球的動量是7kg·m/s,B球的動量是5kg·m/s,當A球追上B球發(fā)生碰撞,則碰撞后A、B兩球的動量可能值是( )

A. pA6kg·m/s,pB6kg·m/s B. pA3kg·m/spB9kg·m/s

C. pA=-2kg·m/s,pB14kg·m/s D. pA=-4kg·m/s,pB17kg·m/s

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A. 圖1中電路消耗的電功率為P=IBL· B. 圖2中電路消耗的電功率為P=IBL·

C. 圖1中R消耗的電功率為PR=UI D. 圖2中R消耗的電功率為PR=UI

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