如圖所示,兩平行金屬板A、B長L=8cm,兩板間距離d=8cm,A板比B板電勢高300V,一個不計(jì)重力的帶正電的粒子電荷量q=10-10C,質(zhì)量m=10-20kg,沿電場中心線RD垂直電場線飛入電場,初速度υ0=2×106m/s,粒子飛出平行板電場后可進(jìn)入界面MN、PS間的無電場區(qū)域.已知兩界面MN、PS相距為12cm,D是中心線RD與界面PS的交點(diǎn).求:
(1)粒子穿過界面MN時偏離中心線RD的距離以及速度的大小?
(2)粒子到達(dá)PS界面時離D點(diǎn)的距離為多少?
(3)設(shè)O為RD延長線上的某一點(diǎn),我們可以在O點(diǎn)固定一負(fù)點(diǎn)電荷,使粒子恰好可以繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動,求在O點(diǎn)固定的負(fù)點(diǎn)電荷的電量為多少?(靜電力常數(shù)k=9.0×109N?m2/C2,保留兩位有效數(shù)字)
(1)帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場后,做類平拋運(yùn)動,水平方向做勻速直線運(yùn)動,豎直方向做勻加速直線運(yùn)動.則
粒子穿過界面MN時偏離中心線RD的距離為
y=
1
2
at2
,
又a=
qU
md

t=
L
v0

聯(lián)立解得,y=
qUL2
2md
v20

代入得,y=0.03m
vy=at=
qUL
mdv0
=1.5×106m/s
故粒子穿過界面MN時速度大小為v=
v20
+
v2y
=2.5×106m/s
(2)粒子在MN、PS間的無電場區(qū)域做勻速直線運(yùn)動,則粒子到達(dá)PS界面時離D點(diǎn)的距離:
Y=y+vy?
0.12
v0
=0.12m
(3)粒子穿過界面PS后將繞電荷Q做勻速圓周運(yùn)動,設(shè)圓周運(yùn)動的半徑為r,由幾何關(guān)系得:
v0
v
=
Y
r
,得r=0.15m
由k
qQ
r2
=m
v2
r
得,Q=
mrv2
kq
=1×10-8C
答:(1)求粒子穿過界面MN時偏離中心線RO的距離為0.03m;速度大小為2.5×106m/s.
(2)粒子到達(dá)PS界面時離D點(diǎn)的距離是0.12m.
(3)Q帶電荷量為Q=1.0×10-8C.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖甲、乙所示,長為L,相距為d的兩平行金屬板一電源相連,一質(zhì)量為m,帶電量為q的粒子以速度v0沿平行金屬板間的中線射入電場區(qū)內(nèi),從飛入時刻算起,A、B兩板間所加電壓變化規(guī)律,如乙圖示。為了使帶電粒子射出電場區(qū)時的速度方向正好平行金屬板,求(1)所加電壓周期T應(yīng)滿足的條件;(2)所加電壓振幅U0應(yīng)滿足的條件。(3)若粒子從t=T/4垂直飛入電場,則所加電壓振幅U0應(yīng)滿足的條件。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,三個相同的帶負(fù)電的小球從同一高度開始自由落下,其中a直接落地,b下落過程中經(jīng)過一個水平方向的勻強(qiáng)電場區(qū),c下落時經(jīng)過一個水平方向(垂直紙面向里)的勻強(qiáng)磁場區(qū).不計(jì)空氣阻力,設(shè)它們落地速度大小分別為υa、υb、υc,則( 。
A.υabcB.υa>υb>υcC.υa<υbcD.υac<υb

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

三個α粒子在同一點(diǎn)沿一方向垂直飛入偏轉(zhuǎn)電場,出現(xiàn)了如圖所示的運(yùn)動軌跡,由此可判斷( 。
A.在b飛離電場的同時,a剛好打在負(fù)極板上
B.b和c同時飛離電場
C.進(jìn)入電場時,c的速度最大,a和b的速度相同
D.動能的增加值c最小,a和b一樣大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,勻強(qiáng)電場分布在正方形ABCD區(qū)域內(nèi),場強(qiáng)方向平行于AB邊,M、N分別為AB邊和BC邊的中點(diǎn).一個具有初動能E0的帶電粒子射入電場(沿紙面運(yùn)動).如果帶電粒子從M點(diǎn)垂直于電場方向進(jìn)入電場后,恰好從C點(diǎn)離開電場,則帶電粒子從C點(diǎn)離開電場時的動能為______;如果帶電粒子以相同初動能從N點(diǎn)垂直于BC邊方向射入電場,則它離開電場時的動能為______.(帶電粒子重力不計(jì))

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖(甲)所示,兩個平行金屬板P、Q正對豎直放置,兩板間加上如圖(乙)所示的交變電壓.t=0時,Q板比P板電勢高U0,在兩板的正中央M點(diǎn)有一電子在電場力作用下由靜止開始運(yùn)動(電子所受重力可忽略不計(jì)),已知電子在0~4t0時間內(nèi)未與兩板相碰.則電子速度方向向左且速度大小逐漸增大的時間是( 。
A.0<t<t0B.t0<t<2t0C.2t0<t<3t0D.3t0<t<4t0

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖,在坐標(biāo)系xoy的第一、第三象限內(nèi)存在相同的勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于xoy面向里;第四象限內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度大小為E.一質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子自y軸的P點(diǎn)沿x軸正方向射入第四象限,經(jīng)x軸上的Q點(diǎn)進(jìn)入第一象限,隨即撤去電場,以后僅保留磁場.已知OP=d,OQ=2d,不計(jì)粒子重力.
(1)求粒子過Q點(diǎn)時速度的大小和方向.
(2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為一定值B0,粒子將以垂直y軸的方向進(jìn)入第二象限,求B0
(3)若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為另一確定值,經(jīng)過一段時間后粒子將再次經(jīng)過Q點(diǎn),且速度與第一次過Q點(diǎn)時相同,求該粒子相鄰兩次經(jīng)過Q點(diǎn)所用的時間.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

帶電粒子以速度v0沿豎直方向垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場E中,如圖示,經(jīng)過一段時間后,其速度變?yōu)樗椒较颍笮∪詾関0,則一定有(  )
A.電場力與重力大小相等
B.粒子運(yùn)動的水平位移大小等于豎直位移大小
C.電場力所做的功一定等于克服重力所做的功
D.電勢能的減少一定大于重力勢能的增加

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

一個初動能為E0的電子,垂直電場線飛入平行板電容器中,飛出電容器的動能為2E0,如果此電子的初速度減為原來的一半,則它飛出電容器的動能變?yōu)開_____.

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同步練習(xí)冊答案