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1、
第六天 專題 交變電場(chǎng)、等效場(chǎng)
1.如圖所示,平行金屬板A、B水平正對(duì)放置,分別帶等量異號(hào)電荷。一帶電微粒水平射入板間,在重力和電場(chǎng)力共同作用下運(yùn)動(dòng),軌跡如圖中虛線所示,那么 ( )
A
B
M
N
v
A.若微粒帶正電荷,則A板一定帶正電荷
B.微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)電勢(shì)能一定增加
C.微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)動(dòng)能一定增加
D.微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)機(jī)械能一定增加
2.如圖甲,兩水平金屬板間距為d,板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示。t=0時(shí)刻,質(zhì)量為m的帶電微粒以初速度v0沿中線射入兩板間,時(shí)間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動(dòng),T時(shí)刻微粒恰好經(jīng)金屬邊緣飛出。微粒運(yùn)動(dòng)過(guò)
2、程中未與金屬板接觸。重力加速度的大小為g。關(guān)于微粒在時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的描述,正確的是 ( )
A. 末速度大小為
B.末速度沿水平方向
C.重力勢(shì)能減少了
D.克服電場(chǎng)力做功為
3.如圖,平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度,兩極板與一直流電源相連。若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過(guò)電容器,則在此過(guò)程中,該粒子 ( )
A.所受重力與電場(chǎng)力平衡
B.電勢(shì)能逐漸增加
C.動(dòng)能逐漸增加
D.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
4.如圖(a)所示,兩平行正對(duì)的金屬板A、B間加有如圖(
3、b)所示的交變電壓,一重力可忽略不計(jì)的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處。若在t0時(shí)刻釋放該粒子,粒子會(huì)時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng),時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng),并最終打在A板上。則t0可能屬于的時(shí)間段是( )
A. B.
C. D.
5.如圖(a),平行金屬板A和B間的距離為d,現(xiàn)在A、B板上加上如圖(b)所示的方波形電壓,t=0時(shí)A板比B板的電勢(shì)高,電壓的正向值為U0,反向值也為U0.現(xiàn)有由質(zhì)量為m的帶正電且電荷量為q的粒子組成的粒子束,從AB的中點(diǎn)O以平行于金屬板方向OO/的速度v0=射入,所有粒子在AB間的飛行時(shí)間均為T,且均能射出電場(chǎng),不計(jì)重力影響.求:
(1)粒子飛出電場(chǎng)時(shí)的
4、速度;
(2)粒子飛出電場(chǎng)時(shí)位置離O/點(diǎn)的距離范圍。
6. 如圖(a)所示,A、B為兩塊平行金屬板,極板間電壓為,板中央有小孔O和O'?,F(xiàn)有足夠多的電子源源不斷地從小孔O由靜止進(jìn)入A、B之間。在B板右側(cè),平行金屬板M、N長(zhǎng)L1=4×10-2m,板間距離d=4×10-3m,在距離M、N右側(cè)邊緣L2=0.1m處有一熒光屏P,當(dāng)M、N之間未加電壓時(shí)電子沿M板的下邊沿穿過(guò),打在熒光屏上的并發(fā)出熒光?,F(xiàn)給金屬板M、N之間加一個(gè)如圖(b)所示的變化電壓u1,在t=0時(shí)刻,M板電勢(shì)
5、低于N板。已知電子質(zhì)量為kg,電量為C。
(1)每個(gè)電子從B板上的小孔O'射出時(shí)的速度多大?
(2)打在熒光屏上的電子長(zhǎng)度是多長(zhǎng)?
(3)打在熒光屏上的電子的最大動(dòng)能是多少?
t/s
(
a
)
(
b
)
N
u1/V
0
22.5
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
M
P
A
B
e
O
O'
7.在間距d=0.1m、電勢(shì)差U=103V的兩塊豎立平行板中間,用一根長(zhǎng)L=0.01m的細(xì)線懸掛一個(gè)質(zhì)量
6、m=0.2g、電量q=1×10-7C的帶正電荷的小球,將小球拉到使絲線恰呈水平的位置A后輕輕釋放如圖,問(wèn):
(1)小球擺至最低點(diǎn)B時(shí)的速度和線中的拉力多大?
(2)若小球擺至B點(diǎn)時(shí)絲線突然斷裂,以后小球恰能經(jīng)過(guò)B點(diǎn)正下方的C點(diǎn),
則BC相距多遠(yuǎn)?(g=10m/s2)
8. 如圖所示,質(zhì)量為m,電荷量為+q的小球從距地面一定高度的O點(diǎn),以初速度v0沿著水平方向拋出,已知在小球運(yùn)動(dòng)的區(qū)域里,存在著一個(gè)與小球的初速度方向相反的勻強(qiáng)電場(chǎng),如果測(cè)得小球落地時(shí)的速度方向恰好是豎直向下的,且已知小球飛行的水平距離為L(zhǎng)
7、,求:
(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E為多大?
(2)小球落地點(diǎn)A與拋出點(diǎn)O之間的電勢(shì)差為多大?
(3)小球落地時(shí)的動(dòng)能為多大?
9.如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m,帶電量為+q的微粒,從a點(diǎn)以大小為v0的初速度豎直向上射入水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。微粒通過(guò)最高點(diǎn)b時(shí)的速度大小為2v0方向水平向右。求:
(1)該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E;
(2)a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab;
(3)該微粒從a點(diǎn)到b點(diǎn)過(guò)程中速率的最小值vmin.
10.如圖所示,兩平行金屬板A、B長(zhǎng)l=8cm,兩板間距離
8、d=8cm,A板比B板電勢(shì)高300V,即UAB=300V.一帶正電的粒子電量q=10-10C,質(zhì)量m=10-20kg,從R點(diǎn)沿電場(chǎng)中心線垂直電場(chǎng)線飛入電場(chǎng),初速度v0=2×106m/s,粒子飛出平行板電場(chǎng)后經(jīng)過(guò)界面MN、PS間的無(wú)電場(chǎng)區(qū)域后,進(jìn)入固定在中心線上O點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)區(qū)域(設(shè)界面PS右邊點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布不受界面的影響).已知兩界面MN、PS相距為L(zhǎng)=12cm,粒子穿過(guò)界面PS最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏EF上.(靜電力常數(shù)k=9×109N?m2/C2)求
(1)粒子穿過(guò)界面MN時(shí)的速度;
(2)粒子穿過(guò)界面PS時(shí)偏離中心線RO的距離多遠(yuǎn);
(3)
9、點(diǎn)電荷的電量.
第六天 專題 交變電場(chǎng)、等效場(chǎng)
1.C 2.BC 3.BD 4.B
5.(1),θ=30°;
(2)在距離O/中點(diǎn)下方至上方范圍內(nèi)有粒子打出。
6.(1);
(2) (3)EK=1.818×10-16J
7. (1) ,;(2)
8. (1)E=;(2)U=;(3)EK2=
9.解析:(1)分析:沿豎直方向和水平方向建立直角坐標(biāo)系,帶電微粒受到重力及電場(chǎng)力 作用,兩力分別沿豎直方向和水平方向,將物體的運(yùn)動(dòng)分解為豎直方向和水平方向的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng):
在豎直方向物體做勻減速
10、運(yùn)動(dòng),加速度ay=g,
在水平方向物體做勻加速運(yùn)動(dòng),初速度為0,加速度ax=qE/m。
b點(diǎn)是最高點(diǎn),豎直分速度為0,在豎直方向有:v0=g t;
在水平方向有:2v0=qEt/m
聯(lián)立以上兩式得:E=2mg/q
(2)水平位移: x=·t=v0.t=v02/g
ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差:Uab=E·x=2m v02/q
(3)設(shè)重力與電場(chǎng)力的合力為F,其與水平方向的夾角為θ,
則:tanθ=mg/qE=1/2
如圖所示,開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi),F(xiàn)與速度方向夾角大于90°,合力做負(fù)功,
11、動(dòng)能減小,后來(lái)F與速度夾角小于90°,合力做正功,動(dòng)能增加,因此,當(dāng)F與速度v的方向垂直時(shí),小球的動(dòng)能最小,速度也最小,設(shè)為vmin。
即:tanθ=vx/vy
vx=qEt/m=2gt
vy=v0 gt
聯(lián)立以上三式得:t=v0/5g, vx=2v0/5, vy=4v0/5
所以最小速度:vmin==2v0/5
10.解:(1)粒子在平板電容器中飛行的時(shí)間:t=l/v0=4×10-8(s)
則粒子飛出電容器時(shí)沿電場(chǎng)方向的速度:vy=qut/dm=1.5×106(m/s)
則粒子穿過(guò)界面MN時(shí)的速度:v= =2.5×106(m/s)
(2)粒子穿過(guò)界面MN時(shí)的側(cè)移量:y1=vyt/2=3(cm)
則穿過(guò)界面PS時(shí)偏離中心線的距離由相似三角形得(如圖)
y2/y1=( L+l/2)/(l/2) =4
解得:y2=12cm
(3)由題,粒子在PS右邊區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng),半徑
R=y2/cosθ=15(cm)
且kQq/R2=mv2/R2
解得:Q=≈1.04×10-8(C)
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