【題目】如圖甲所示,相距d=30cmA,B兩極板是真空中平行放置的金屬板,當(dāng)給它們加上電壓后,它們之間的電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng),今在AB兩板之間加上如圖乙所示的交變電壓,交變電壓的周期T=1.0×10-6st=0時(shí),A板電勢(shì)比B板電勢(shì)高,電勢(shì)差U0=1080V.一個(gè)荷質(zhì)比=1.0×108C/kg的帶負(fù)電的粒子在t=0時(shí)從B板附近由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),不計(jì)重力.問(wèn):

(1)當(dāng)粒子的位移為多大時(shí),粒子速度第一次達(dá)到最大,最大值為多大?

(2)粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,將與某一極板相碰撞,求粒子撞擊極板時(shí)速度的大。

【答案】(1)x=0.02m; (2)v=6×104m/s

【解析】

(1) 0~時(shí)間內(nèi),粒子加速向A板運(yùn)動(dòng),當(dāng)t=時(shí),粒子第一次達(dá)到最大速度;據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可求得粒子的位移粒子速度最大值;

(2)分析出粒子在一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況,粒子的運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)周期性,分析出粒子在周期性運(yùn)動(dòng)中撞擊極板時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間段、運(yùn)動(dòng)情況等,用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解粒子撞擊極板時(shí)速度。

(1) 0~時(shí)間內(nèi),粒子加速向A板運(yùn)動(dòng),當(dāng)t=時(shí),粒子第一次達(dá)到最大速度

根據(jù)牛頓第二定律可知,粒子運(yùn)動(dòng)的加速度

設(shè)粒子的最大速度為vm,此時(shí)的位移為s,則根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有

(2) 粒子在第一周期的前時(shí)間內(nèi),先加速后減速向A板運(yùn)動(dòng),位移為sA;后內(nèi)先加速后減速向B板運(yùn)動(dòng),位移為sB.以后的每個(gè)周期都將重復(fù)上述運(yùn)動(dòng).

由于粒子在加速減速運(yùn)動(dòng)中的加速度大小相等,所以有:

同理,則

所以粒子在一個(gè)周期內(nèi)的位移為

9個(gè)周期末,粒子與B板的距離為

此時(shí)粒子距離A板的距離為,表明粒子將在第10個(gè)周期內(nèi)的前內(nèi)到達(dá)A

(1)中可知:前時(shí)間內(nèi),位移為0.02m,此時(shí)速度為,再減速走即到達(dá)A板,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,代入數(shù)據(jù)解得:粒子撞擊極板時(shí)速度。

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:

【題目】某興趣小組用測(cè)定金屬絲的電阻率的實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度,用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)量金屬絲的直徑,用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻,然后根據(jù)公式計(jì)算出該金屬材料的電阻率。

(1)若用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲直徑d的讀數(shù)如圖,則直徑d=___mm.

(2)粗測(cè)電阻絲的電阻約為,用伏安法測(cè)量該金屬絲的電阻時(shí),除被測(cè)的電阻絲外,還有如下可供選擇的器材:

A、電池組(3V,內(nèi)阻約1Ω) B、電流表A1(03A,內(nèi)阻0.0125Ω)

C、電流表A2(00.6A,內(nèi)阻約為0.125Ω) D、電壓表V1(03V,內(nèi)阻3kΩ)

E、電壓表V2(015V,內(nèi)阻15kΩ) F、滑動(dòng)變阻器R1(020Ω,允許最大電流1A)

G、滑動(dòng)變阻器R2(02kΩ,允許最大電流0.3A) G、開(kāi)關(guān),導(dǎo)線若干。

為了實(shí)驗(yàn)電路更節(jié)能,且測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,測(cè)金屬絲電阻時(shí)電流表應(yīng)選_________,電壓表選_______,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選______(填寫儀器前字母代號(hào))

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,A為電解槽,M為電動(dòng)機(jī),N為電爐子,恒定電壓U=12V,電解槽內(nèi)阻rA=2Ω,當(dāng)K1閉合,K2K3斷開(kāi)時(shí),電流表示數(shù)6A;當(dāng)K2閉合,K1、K3斷開(kāi)時(shí),電流表示數(shù)5A,且電動(dòng)機(jī)輸出功率為35W;當(dāng)K3閉合,K1、K2斷開(kāi)時(shí),電流表示數(shù)為4A。求:

(1)電爐子的電阻及發(fā)熱功率各多大?

(2)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻是多少?

(3)在電解槽工作時(shí),電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量m1 kg的長(zhǎng)木板A放在水平地面上,在木板的最右端放一質(zhì)量也為m1 kg的物塊B.木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ102,物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ201.現(xiàn)用一水平力F9 N作用在木板上,使木板由靜止開(kāi)始勻加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)t11 s,撤去拉力.最終物塊沒(méi)有滑離木板.設(shè)物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.(g10 m/s2)求:

1)撤去拉力時(shí),木板的速度大小v1

2)木板的最小長(zhǎng)度L

3)物塊最終與木板右端的距離s

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】為了求出樓房高度,讓一石子從樓頂自由下落,空氣阻力不計(jì),測(cè)出下列哪個(gè)物理量的值能計(jì)算出樓房的高度(當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/span>g已知)( 。

A. 石子開(kāi)始下落1s內(nèi)的位移

B. 石子落地時(shí)的速度

C. 石子最后1s內(nèi)的位移

D. 石子通過(guò)最后1m的時(shí)間

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示電路中,已知R1R2R3,R1兩端電壓為3 V,R3兩端電壓為1 V.R4、R5為定值電阻.則

A. R2兩端電壓可能為2 V

B. A、B兩端電壓可能為7 V

C. AB兩端電壓為5 V,可以判斷出R4R5

D. A、B兩端電壓為5 V,可以判斷出R4R5

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,AB為豎直放置的平行金屬板,在兩極板間用絕緣線懸掛一帶電小球。開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)S閉合且滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭Pa處,此時(shí)絕緣線向右偏離豎直方向。(電源的內(nèi)阻不能忽略)下列判斷正確的是(  )

A. 小球帶負(fù)電

B. 當(dāng)滑動(dòng)頭從ab滑動(dòng)時(shí),絕緣線的偏角θ變大

C. 當(dāng)滑動(dòng)頭從ab滑動(dòng)時(shí),電流表中有電流,方向從上向下

D. 當(dāng)滑動(dòng)頭停在b處時(shí),電源的輸出功率一定大于滑動(dòng)頭在a處時(shí)電源的輸出功率

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,MPQO為有界的豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E,ACB為光滑固定的半圓形軌道,軌道半徑為R,A、B為圓水平直徑的兩個(gè)端點(diǎn),AC圓弧。一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為-q的帶電小球,A點(diǎn)正上方高為H處由靜止釋放,并從A點(diǎn)沿切線進(jìn)入半圓軌道。不計(jì)空氣阻力及一切能量損失,關(guān)于帶電小球的運(yùn)動(dòng)情況,下列說(shuō)法正確的是(  )

A. 小球在AC部分不可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

B. 若小球能從B點(diǎn)離開(kāi),上升的高度一定小于H

C. 小球一定能從B點(diǎn)離開(kāi)軌道

D. 小球到達(dá)C點(diǎn)的速度可能為零

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一物塊沿傾角為θ的固定斜面上滑,到達(dá)最大高度處后又返回斜面底端。已知物塊下滑的時(shí)間是上滑時(shí)間的2倍。則物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_________

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