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(16 分)如圖甲,距離很近的豎直邊界兩側為相同的勻強磁場區(qū)域,磁場范圍很大,方向垂直紙面向里。在邊界上固定兩個等長的平行金屬板A 和D ,兩金屬板中心各有-小孔S1、S2 ,板間電壓的變化規(guī)律如圖乙,正、反向最大電壓均為U0,周期為T0。一個質量為m、電荷量為+q的粒子在磁場中運動的周期也是T0 ,F(xiàn)將該粒子在t=T0/4時刻由S1靜止釋放,經電場加速后通過S2又垂直于邊界進人右側磁場區(qū)域,在以后的運動過程中不與金屬板相碰。不計粒子重力、極板外的電場及粒子在兩邊界間運動的時間。

(1)求金屬板的最大長度。
(2)求粒子第n次通過S2的速度。
(3)若質量m ’="13/12" m 電荷量為+q的另一個粒子在t =" 0" 時刻由S1靜止釋放,求該粒子在磁場中運動的最大半徑。
(1);(2);(3)

試題分析:(1)由題意知,粒子第一次在電場中運動,
由動能定理有:        1分
粒子在磁場里做勻速圓周運動,有            1分
周期    1分        
半徑        1分
在磁場里做勻速圓周運動的最小半徑      1分
解得金屬板的最大長度     1分
(2)粒子每從S1、S2中穿過一次,就會被加速一次,且每次加速的電壓總為
對粒子由動能定理有   2分
解得   2分
(3)分析可知,粒子被連續(xù)加速6次后,圓周運動的半徑最大,記為r6   1分
第1次加速過程中,由動能定理有  1分
第2次加速過程中,有  
第6次加速過程中,有  
以上6式左右累加解得     2分
     2分
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

有一電子經電壓U1加速后,進入兩塊間距為d,電壓為U2的平行金屬板間,若電子從兩板正中間垂直電場方向射入,且正好能從B板邊緣穿出電場,設電子的電荷量為,質量為m,求:

①電子剛進入平行金屬板時的初速度
②電子的偏轉距離
③平行金屬板的長度
 

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

圖1為示波器面板,圖2為一信號源.
(1)若要觀測此信號源發(fā)出的正弦交流信號的波形,應將信號源的a端與示波器面板上的______接線柱相連,b端與______接線柱相連.
(2)若示波器所顯示的輸入波形如圖3所示,要將波形上移,應調節(jié)面板上的______旋鈕;要使此波形橫向展寬,應調節(jié)______旋鈕;要使屏上能夠顯示3個完整的波形,應調節(jié)______旋鈕.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖甲所示,兩個平行金屬板P、Q豎直放置,兩板間加上如圖乙所示的電壓。t=0時,Q板比P板電勢高5V,此時在兩板的正中央M點有一個電子僅受電場力作用從靜止開始運動,假設電子始終未與兩板相碰。在0<t<8×10 10s的時間內,這個電子處于M點的右側、速度向左且逐漸減小的時間范圍是。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(12分)真空中足夠大的兩個相互平行的金屬板a和b之間的距離為d,兩板之間的電壓Uab按圖所示規(guī)律變化,其變化周期為T.在t=0時刻,一帶電粒子(+q)僅在該電場的作用下,由a板從靜止開始向b板運動,并于t=nT(n為自然數(shù))時刻,恰好到達b板。

求:(1)帶電粒子運動過程中的最大速度為多少?
(2)若粒子在時刻才開始從a板運動,那么經過同樣長的時間,它將運動到離a板多遠的地方?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在兩平行金屬板中央有一個靜止的電子(不計重力),當兩板間加上如圖所示的交變電壓后,不能使電子做往返運動的電壓是(     )

 

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在空間有正方向為水平向右,場強按如圖所示變化的電場,位于電場中A點的電子在t=0時靜止釋放,運動過程中只受電場力作用。在t=1s時,電子離開A點的距離大小為l,那么在t=3s時,電子將處在(    )
A.A點右方3lB.A點左方2l
C.A點左方3lD.A點

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示的裝置,U1是加速電壓,緊靠其右側的是兩塊彼此平行的水平金屬板.板長為l,兩板間距離為d,一個質量為m、帶電量為-q的粒子,經加速電壓加速后沿金屬板中心線水平射入兩板中,若兩水平金屬板間加一電壓U2,當上板為正時,帶電粒子恰好能沿兩板中心線射出;當下板為正時,帶電粒子則射到下板上距板的左端1/4處,求:

(1)為多少?
(2)為使帶電粒子經U1加速后,沿中心線射入兩金屬板,并能夠從兩板之間射出,兩水平金屬板所加電壓U2應滿足什么條件?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,BCD是光滑絕緣的、豎直固定的半徑r=2.0m的圓軌道的一部分,CD為豎直直徑,僅在BC間有方向豎直向下、高度足夠高的勻強電場E,∠BOC=θ=53°.當一質量m=0.5kg的帶電小球(可看成質點)P從距水平面AB高為h的地方以v0=7.2m/s的初速度水平拋出恰能無碰撞的從B點進入圓軌道,并從D點離開圓軌道,取g=10m/s2.已知:sin53°=0.8,cos53°=0.6.
(1)試求:小球從B點進入電場時的速度大小vB;
(2)若小球沿BC軌道的運動是勻速圓周運動.試問:
①小球剛到達D點時,小球對軌道的壓力?
②小球離開D點再經多長的時間到達水平面AB?

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