6.帶電量q=6.4×10-19C、質(zhì)量m=1.6×10-25kg的初速度為零的粒子,經(jīng)電壓U0=200V的加速電場(chǎng)加速后,沿垂直于電場(chǎng)線方向進(jìn)入E=1.0×103V/m的均勻偏轉(zhuǎn)電場(chǎng).已知粒子在穿越偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)過程中沿場(chǎng)強(qiáng)方向的位移為5cm,不計(jì)粒子所受重力,求:
(1)帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度v0
(2)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的寬度l
(3)帶電粒子離開電場(chǎng)時(shí)的速度大小和方向(用與初速度夾角的正切值來(lái)表示)

分析 (1)帶電粒子在加速電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)動(dòng)能定理求出加速度后的速度;
(2)(3)進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng),垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向做勻速運(yùn)動(dòng),沿電場(chǎng)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式即可求解.

解答 解:(1)帶電粒子在加速電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng),
由動(dòng)能定理得:$q{U}_{0}=\frac{1}{2}$mv02-0,
代入數(shù)據(jù)解得:v0=4×104m/s,
(2)進(jìn)粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),
由牛頓第二定律得:a=$\frac{qE}{m}$,
代入數(shù)據(jù)解得:a=4×109m/s2,
豎直方向:y=$\frac{1}{2}$at2,由題意可知:y=0.05m,
代入數(shù)據(jù)解得:t=5×10-6s,
偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)平行板的長(zhǎng)度:L=v0t,
代入數(shù)據(jù)解得:L=0.2m;
(2)垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向的速度:vy=at=4×109×5×10-6=2×104m/s,
合速度:$v=\sqrt{{v}_{0}^{2}}+{v}_{y}^{2}=\sqrt{{2}^{2}+{4}^{2}}×1{0}^{4}=2\sqrt{5}×1{0}^{4}$m/s
所以偏角的正切值為:$tanθ=\frac{{v}_{y}}{{v}_{0}}=\frac{2×1{0}^{4}}{4×1{0}^{4}}=\frac{1}{2}$
答:(1)帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度是4×104m/s;
(2)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的寬度是0.2m;
(3)帶電粒子離開電場(chǎng)時(shí)的速度大小是$2\sqrt{5}×1{0}^{4}$m/s,方向與初速度之間的夾角$tanθ=\frac{1}{2}$

點(diǎn)評(píng) 注意類平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)與豎直分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性,結(jié)合勻速運(yùn)動(dòng)與勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律解題.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

16.如圖所示,A、B球的質(zhì)量相等,傾角為θ的斜面光滑,系統(tǒng)靜止時(shí),輕彈簧與細(xì)線均平行于斜面,在細(xì)線被燒斷的瞬間,下列說法正確的是( 。
A.兩個(gè)小球的瞬時(shí)加速度均沿斜面向下,大小均為gsinθ
B.B球的受力情況未變,瞬時(shí)加速度為零
C.A球的瞬時(shí)加速度沿斜面向下,大小為2gsinθ
D.彈簧有收縮的趨勢(shì),B球的瞬時(shí)加速度向上,A球的瞬時(shí)加速度向下,大小都不為零

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

17.關(guān)于物體慣性,下列說法中正確的是( 。
A.把手中的球由靜止釋放后,球能加速下落,說明力是改變物體慣性的原因
B.公交汽車在啟動(dòng)時(shí),乘客都要向后傾,這是乘客具有慣性的緣故
C.戰(zhàn)斗機(jī)在空戰(zhàn)時(shí),甩掉副油箱是為了減小慣性,提高飛行的靈活性
D.運(yùn)動(dòng)員在百米沖刺時(shí),速度很大,很難停下來(lái),說明速度越大,物體的慣性也越大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

14.下列說法正確的是( 。
A.氣體的溫度升高,每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增大
B.自行車打氣越打越困難是因?yàn)闅怏w分子間存在斥力的原因
C.一定質(zhì)量的理想氣體從外界吸收熱量,其內(nèi)能可能不變
D.一定質(zhì)量的理想氣體在壓強(qiáng)不變而體積增大時(shí),單位時(shí)間碰撞容器壁單位面積的分子數(shù)一定增大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

1.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中:

(1)為了探究加速度與力的關(guān)系,應(yīng)保持質(zhì)量不變,為了直觀地判斷加速度a與力F的數(shù)量關(guān)系,應(yīng)作出a-F圖象(選填“a-F”或“a-$\frac{1}{F}$”);
(2)為了探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,應(yīng)保持力不變,為了直觀地判斷加速度a與質(zhì)量m的數(shù)量關(guān)系,應(yīng)作a-$\frac{1}{m}$圖象(選填“a-m”或“a-$\frac{1}{m}$”);
(3)某同學(xué)采用了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置,為了使實(shí)驗(yàn)中能將砝碼和砝碼盤的總重力當(dāng)作小車受到的合外力,以下步驟必須采用的有(多選)BC
A.保證小車下面的長(zhǎng)木板水平放置
B.將小車下面的長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力
C.使小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量
D.使小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量
(4)某同學(xué)測(cè)得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示:(小車質(zhì)量保持不變)
F/N0.200.300.400.500.60
a/m/s20.300.400.480.600.72
①請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖2上作出a-F圖象
②圖象不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能是平衡摩擦力過度造成的.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

11.下列單位屬于國(guó)際單位制中基本單位的是( 。
A.sB.m/sC.km/sD.N

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

18.用均勻?qū)Ь做成的正方形線框邊長(zhǎng)為0.2m,正方形的一半放在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示,當(dāng)磁場(chǎng)以10T/s的變化率增強(qiáng)時(shí),線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向是逆時(shí)針(選填順時(shí)針或逆時(shí)針),線框中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab=-0.1V.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

15.電阻R1、R2的I-U圖線如圖所示,R1和R2的電阻分別是8Ω和12Ω.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

16.做平拋運(yùn)動(dòng)的物體初速度大小為v0,末速度大小為v,則物體飛行的時(shí)間為( 。
A.$\frac{v-{v}_{0}}{g}$B.$\frac{\sqrt{{v}^{2}-{{v}_{0}}^{2}}}{g}$C.$\frac{\sqrt{{v}^{2}-{{v}_{0}}^{2}}}{2g}$D.$\frac{v}{g}$

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