【題目】如圖所示,兩平行金屬板A、B8cm,兩板間距離d=8cm,A板比B板電勢高300V,一帶正電的粒子電荷量q=1010C,質(zhì)量m=1020kg,沿電場中心線RO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經(jīng)過界面MN、PS間的無電場區(qū)域后,進入固定在O點的點電荷Q形成的電場區(qū)域,(設(shè)界面PS右邊點電荷的電場分布不受界面的影響),已知兩界面MN、PS相距為12cm,D是中心線RO與界面PS的交點,O點在中心線上,距離界面PS9cm,粒子穿過界面PS最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏bc上.(靜電力常數(shù)k=9.0×109Nm2/C2)(粒子重力忽略不計)

1)求粒子穿過界面MN時偏離中心線RO的距離多遠?到達PS界面時離D點多遠?

2)確定點電荷Q的電性并求其電荷量的大。

【答案】13cm 12cm 21.04×108C

【解析】試題分析:帶電粒子垂直進入勻強電場后,做類平拋運動,水平方向做勻速直線運動,豎直方向做勻加速直線運動.由牛頓定律和運動學(xué)公式求出粒子飛出電場時的側(cè)移量,由幾何知識求解粒子穿過界面PS時偏離中心線RO的距離;由運動學(xué)公式求出粒子飛出電場時速度的大小和方向,粒子穿過界面PS后將繞電荷Q做勻速圓周運動,由庫侖力提供向心力,由幾何關(guān)系求出軌跡半徑,再牛頓定律求解Q的電量。

1)粒子穿過界面MN時偏離中心線RO的距離(側(cè)向位移):

在豎直方向:

加速度為: ,

在水平方向: l=v0t

代入數(shù)據(jù)得:y=0.03m=3cm

帶電粒子在離開電場后將做勻速直線運動,其軌跡與PS線交于a

設(shè)a到中心線的距離為Y

又由相似三角形得

解得: Y=4y=12cm

2)帶電粒子垂直進入勻強電場后,只受電場力,做類平拋運動,在MN、PS間的無電場區(qū)域做勻速直線運動,界面PS右邊做圓周運動,最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏bc上,圖象如圖所示:

帶電粒子到達a處時,帶電粒子的水平速度:vx=v 0=2×106m/s

豎直速度:所以 vy=at=1.5×160m/sv=2.5×106m/s

該帶電粒子在穿過界面PS后將繞點電荷Q作勻速圓周運動,所以Q帶負電。

根據(jù)幾何關(guān)系:半徑r=15cm 由庫侖力提供向心力:

代入數(shù)據(jù)解得:Q=1.04×108C

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一網(wǎng)球運動員將球在邊界處正上方水平向右擊出,球剛好過網(wǎng)落在圖中位置(不計空氣阻力),數(shù)據(jù)如圖所示,則下列說法中正確的是

A. 擊球點高度h1與球網(wǎng)高度h2之間的關(guān)系為h11.8 h2

B. 擊球點高度h1與球網(wǎng)高度h2之間的關(guān)系為h11.5 h2

C. 若保持擊球高度不變,球的初速度V0只要不大于,一定落在對方界內(nèi)

D. 任意降低擊球高度(仍大于h2),只要擊球初速度合適,球一定能落在對方界內(nèi)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,帶正電的A球固定,質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子Ba處以速度v0射向A,虛線abcB運動的一段軌跡,b點距離A最近.粒子經(jīng)過b點時速度為v,重力忽略不計.則( 。

A. 粒子從a運動到b的過程中動能不斷減小

B. 粒子從b運動到c的過程中加速度不斷增大

C. 可求出A產(chǎn)生的電場中a、b兩點間的電勢差

D. 可求出A產(chǎn)生的電場中b點的電場強度

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)利用如圖(甲)所示的裝置探究加速度與合外力的關(guān)系.小車質(zhì)量為M,桶和砂子的總質(zhì)量為m,通過改變m改變小車所受的合外力大小,小車的加速度a可由打點計時器和紙帶測出.現(xiàn)保持小車質(zhì)量M不變,逐漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量m進行多次實驗,得到多組a、F值(F為彈簧秤的示數(shù)).

圖(丙)為上述實驗中打下的一條紙帶,A點為小車剛釋放時打下的起始點,每兩點間還有四個計時點未畫出,打點計時器的頻率為50Hz,則C點的速度為___m/s,小車的加速度為___m/s 2.(以上兩空保留一位有效數(shù)字)

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了如圖(乙)所示的一條過坐標(biāo)原點的傾斜直線,其中縱軸為小車的加速度大小,橫軸應(yīng)為____.(選填字母代號)

A. B. C.mg D.F

當(dāng)砂桶和砂的總質(zhì)量較大導(dǎo)致a較大時,關(guān)于(乙)圖的說法,正確的是___.(選填字母代號)

A.圖線逐漸偏向縱軸 B.圖線逐漸偏向橫軸 C.圖線仍保持原方向不變.

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【題目】如圖1所示為探究物體運動加速度與物體質(zhì)量,物體受力關(guān)系的實驗裝置,砂和砂桶質(zhì)量用m表示,小車和車上所加砝碼總質(zhì)量用M表示,小車運動加速度用a表示.

(1)實驗過程中需要適當(dāng)抬起長木板的一端以平衡小車所受的摩擦力,該步驟中木板被抬起的角度與小車質(zhì)量(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)
(2)在探究加速度與小車受力關(guān)系的過程中,甲和乙兩小組分別用下列兩組數(shù)據(jù)進行實驗操作,其中你認為合理的是(選填“甲”或“乙”)
M=500g M=500g

甲m(g)

20

22

24

26

乙m(g)

20

30

40

50


(3)在探究加速度與小車質(zhì)量的過程中,應(yīng)保持不變,通過增減小車中砝碼改變小車質(zhì)量M,實驗測出幾組a、M數(shù)據(jù),下列圖線能直觀合理且正確反映a﹣M關(guān)系的是

(4)圖3為某次實驗得到的紙帶,已知實驗所用電源的頻率為50Hz.根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為m/s2 . (結(jié)果保留二位有效數(shù)字)

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【題目】如圖所示,裝置BO′O可繞豎直軸O′O轉(zhuǎn)動,可視為質(zhì)點的小球A與兩細線連接后分別系于B、C兩點,裝置靜止時細線AB水平,細線AC與豎直方向的夾角θ=37°.已知小球的質(zhì)量m=1kg,細線AC長L=1m,B點距轉(zhuǎn)軸的水平距離和距C點豎直距離相等.(重力加速度g取10m/s2 , sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)若裝置勻速轉(zhuǎn)動的角速度為ω1時,細線AB上的張力為0而細線AC與豎直方向的夾角仍為37°,求角速度ω1的大。
(2)若裝置勻速轉(zhuǎn)動的角速度為ω2時,細線AB剛好豎直,且張力為0,求此時角速度ω2的大;
(3)裝置可以以不同的角速度勻速轉(zhuǎn)動,試通過計算在坐標(biāo)圖中畫出細線AC上張力T隨角速度的平方ω2變化的關(guān)系圖象.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于場強和電勢,下列說法正確的是

A.電場強度為零的地方電勢一定為零

B.在同一等勢面上移動電荷,電荷所受的電場力不做功

C.電荷放在電場強度越大的地方,電荷的電勢能越大

D.電荷放在電勢越髙的地方,電荷的電勢能越大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在碼頭上有一人用水平力推集裝箱,但沒有推動,其原因是(

A.集裝箱太重

B.推力總小于摩擦力

C.集裝箱受摩擦力與推力抵消

D.推力總小于最大靜摩擦力

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【題目】某一做勻加速直線運動的物體,加速度是2m/s2,下列關(guān)于該物體加速度的理解正確的是(

A. 每經(jīng)過1 秒,物體的速度增加1

B. 每經(jīng)過l 秒,物體的速度增加2m/s

C. 物體運動的最小速度是2m/s

D. 物體運動的最大速度是2m/s

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