在地面上方的真空室內(nèi),有一對平行金屬板M、N豎直放置,兩板間存在恒定的電勢差,設(shè)兩板間的電場可看作是勻強電場,且兩板外無電場,將一電量q=4×10-6C的帶電小球從兩極板上方距兩極板上端高度h=0.2m的A點以初動能EK0=8×10-3J水平拋出,球恰好從靠近M板上端處射入板內(nèi),然后沿直線運動并碰到N板上的B點,B點與極板上端相距L=0.15m,如圖所示.
(1)說明小球從A到B的運動情況;
(2)試求M、N兩板間的電勢差.
分析:帶電小球被拋出后,在重力作用下做平拋運動,然后進入勻強電場中,由于是直線運動,且在重力與電場力共同作用下,因此加速度方向與速度方向共線,則做勻加速直線運動.從而可確定帶電小球的電性.
帶電小球在電場中做直線運動,則電場力與重力的關(guān)系可由L與板間寬度d來表示;由于進入電場前做平拋運動,則有兩分速度與兩方向位移關(guān)系.再由U=Ed可求出M、N兩板間的電勢差.
解答:解:(1)當帶電小球以一定速度進入勻強電場后,由于做直線運動,所以加速度與速度方向共線,由重力方向決定加速度方向一定與速度方向相同,即帶電小球做勻加速直線運動.
(2)帶電小球在電場中做直線運動,則電場力與重力的關(guān)系可由L與板間寬度d來表示為:
qE
mg
=
d
L
   (1)
帶電小球進入電場之前做平拋運動,令水平位移為x,
則有:
x
2
h
=
d
L
                            (2)
而x=v0t                                  (3)
豎直方向自由落體,所以h=
1
2
gt2
            (4)
所以x=0.2v0                             (5)
由上五式可得U=Ed=
mgd2
qL
=
mg(
0.2Lv0
2h
)2
qL

因為:
1
2
m
v
2
0
=8×10-3J
,L=0.15m,h=0.2m,q=4×10-6C
可得:U=750V
答:(1)說明小球從A到B的帶電小球做勻加速直線運動;
(2)則M、N兩板間的電勢差為750V.
點評:考查了平拋運動規(guī)律、牛頓運動定律,并由幾何關(guān)系得出力與力之比等于速度與速度之比.題中雖沒有告知質(zhì)量,但巧用了初動能,這是本題的突破口.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

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科目:高中物理 來源: 題型:

在地面上方的真空室內(nèi),存在勻強電場和勻強磁場。已知電場強度和磁感應強度的方向是相同的,電場強度的大小E =4N/c,B= 0.15T。今有一個帶負電的質(zhì)點以v = 20m/s的速度在此區(qū)域內(nèi)沿垂直于電場強度方向做勻速直線運動,求此帶電質(zhì)點的電量與質(zhì)量之比q/m以及磁場的所有可能方向。(g=9.8m/s2

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科目:高中物理 來源:2010-2011學年浙江省杭州二中高二上學期期末考試物理試卷 題型:計算題

在地面上方的真空室內(nèi),存在勻強電場和勻強磁場。已知電場強度和磁感應強度的方向是相同的,電場強度的大小E ="4N/c,B=" 0.15T。今有一個帶負電的質(zhì)點以v = 20m/s的速度在此區(qū)域內(nèi)沿垂直于電場強度方向做勻速直線運動,求此帶電質(zhì)點的電量與質(zhì)量之比q/m以及磁場的所有可能方向。(g=9.8m/s2

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