如圖(甲)所示,兩個(gè)平行金屬板P、Q正對(duì)豎直放置,兩板間加上如圖(乙)所示的交變電壓.t=0時(shí),Q板比P板電勢(shì)高U0,在兩板的正中央M點(diǎn)有一電子在電場(chǎng)力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)(電子所受重力可忽略不計(jì),電子質(zhì)量和電荷量分別為m、e ),為使電子不能打在極板上,兩極板間的距離至少是多少?
分析:平行板電容器兩極板帶電后形成勻強(qiáng)電場(chǎng),帶電離子在電場(chǎng)中受到力的作用,根據(jù)牛頓第二定律求出加速度,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式分析即可求解.
解答:解:在0<t<t0時(shí)間內(nèi),Q板比P板電勢(shì)高,E=
U0
d
,方向水平向左,所以電子所受電場(chǎng)力方向向右,
加速度方向也向右,所以電子向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng);
在t0<t<2t0時(shí)間內(nèi),Q板比P板電勢(shì)低,電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向右,所以電子所受電場(chǎng)力方向向左,加速度方向也向左,所以電子向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)t=2t0時(shí)速度為零;
之后,電子反向加速、再減速,t=4t 0時(shí)刻速度再次為0,只有這樣,電子才不會(huì)打到極板上.
極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度:E=
U0
d
,電子的加速度:
a=
eE
m
=
eU0
md

t 0時(shí)間內(nèi)的位移:x=
1
2
a
t
2
0
=
eU0
md
?
t
2
0

根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性,電子減速的位移與加速的位移大小相等.
所以極板之間的最小距離:L=2×2x=
4eU0
t
2
0
md

答:兩極板間的距離至少是L=
4eU0
t
2
0
md
點(diǎn)評(píng):本題也可以畫(huà)出電子運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象求解,難度適中.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖(甲)所示,兩個(gè)平行金屬板P、Q正對(duì)豎直放置,兩板間加上如圖(乙)所示的交變電壓.t=0時(shí),Q板比P板電勢(shì)高U0,在兩板的正中央M點(diǎn)有一電子在電場(chǎng)力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)(電子所受重力可忽略不計(jì)),已知電子在0~4t0時(shí)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(shí)間是( 。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

(2012?上海模擬)如圖(甲)所示,兩個(gè)水平和傾斜光滑直導(dǎo)軌都通過(guò)光滑圓弧對(duì)接而成,相互平行放置,兩導(dǎo)軌相距L=lm,傾斜導(dǎo)軌與水平面成θ=300角,傾斜導(dǎo)軌的下面部分處在一垂直斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)I中,I區(qū)中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖(乙)所示垂直斜面向上為正值,圖中t1、t2未知.水平導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),其左端接有理想靈敏電流計(jì)G(內(nèi)阻不計(jì))和定值電阻R=3Ω,水平導(dǎo)軌處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)Ⅱ中,Ⅱ區(qū)中的磁場(chǎng)恒定不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2=1T,在t=0時(shí)刻,從斜軌上磁場(chǎng)I區(qū)外某處垂直于導(dǎo)軌水平靜止釋放一金屬棒ab,棒的質(zhì)量m=0.l kg,棒的電阻r=2Ω,棒下滑時(shí)與導(dǎo)軌保持良好接觸,設(shè)棒通過(guò)光滑圓弧前后速度大小不變,導(dǎo)軌的電阻不計(jì).若棒在斜面上向下滑動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中,靈敏電流計(jì)指針?lè)(wěn)定時(shí)顯示的電流大小相等,t2時(shí)刻進(jìn)入水平軌道,立刻對(duì)棒施一平行于框架平面沿水平且與桿垂直的外力.(g取10m/s2)求:
(1)ab棒進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)I時(shí)速度V的大小;(2)磁場(chǎng)區(qū)I在沿斜軌方向上的寬度d;
(3)棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛好進(jìn)入水平軌道這段時(shí)間內(nèi)ab棒上產(chǎn)生的熱量Q;
(4)若棒在t2時(shí)刻進(jìn)入水平導(dǎo)軌后,電流計(jì)G的電流I隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖(丙)所示(而未知),已知t2到t3的時(shí)間為0.5s,t3到t4的時(shí)間為1s,請(qǐng)?jiān)趫D(丁)中作出t2到t4時(shí)間內(nèi)外力大小F隨時(shí)間t變化的函數(shù)圖象.(從上向下看逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏髡较颍?BR>

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

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