如下圖所示，真空中兩水平放置的平行金屬板A、B相距為d，板長(zhǎng)為L，今在A、B兩板間加一如下圖所示的周期性變化的交變電壓從t=0時(shí)刻開始，一束初速度均為v0的電子流沿A、B兩板間的中線從左端連續(xù)不斷地水平射入板間的電場(chǎng)，要想使電子束都能從A、B右端水平射出，則所加交變電壓的周期T和所加電壓U0的大小應(yīng)滿足什么條件？


【命題立意】考查帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。

【思路點(diǎn)撥】結(jié)合運(yùn)動(dòng)圖象，根據(jù)粒子在豎直方向周期性運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和豎直位移的臨界條件，列出與位移、加速電壓和電場(chǎng)變化周期均有關(guān)的方程。

【答案】U0≤ （n＝1、2、……）

【解析】根據(jù)題意可知，電子在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上做變速直線運(yùn)動(dòng)，可畫出電子在豎直方向上的速度一時(shí)間（vy—t）圖線，如右圖所示，因電子進(jìn)入板間電場(chǎng)和出離板間電場(chǎng)時(shí)，其豎直分速度均為零，所以電子在電場(chǎng)中的運(yùn)行時(shí)間t必為交變電壓周期T的整數(shù)倍：

t=nT （n＝1、2、……） （2分）

而 （1分）

故   （n＝1、2、……） （1分）

對(duì)于在 （k＝0、1、2、……）時(shí)刻射入的電子，根據(jù)vy—t圖知，其出離板間電場(chǎng)時(shí)側(cè)向位移最大，故只需考慮這些時(shí)刻射入的電子滿足的條件。對(duì)這些時(shí)刻射入的電子，在一個(gè)周期內(nèi)側(cè)向位移（即vy—t圖中所畫陰影部分的面積）為： （3分）

在t=nT內(nèi)，總側(cè)移y總=ny，當(dāng)y總≤時(shí)，電子均可飛出板間電場(chǎng)，即：≤ （2分）

解得：U0≤ （n＝1、2、……） （1分）


練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：


如右圖所示，一圓環(huán)位于豎直平面內(nèi)，圓環(huán)圓心處的一小球，OP、OQ為兩根細(xì)繩，一端與球相連另一端固定在圓環(huán)上。OP呈水平，OQ與豎直方向成30º角，現(xiàn)保持小球位置不動(dòng)，將圓環(huán)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過90º角，則在此過程中                                                                                     

（     ）

A．OP繩所受拉力增大

B．OP繩所受拉力先增大后減小

C．OQ繩所受拉力先減小后增大

D．OQ繩所受拉力先增大后減小

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科目：高中物理 來源： 題型：


如右圖所示，質(zhì)量為m的物體在與水平方向成θ的恒力F作用下以加速度a做勻加速度直線運(yùn)動(dòng)，已知物體和地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，物體在地面上運(yùn)動(dòng)距離為x的過程中力F做功為                              

（     ）

A．                             B．

C．                         D．

 

 

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科目：高中物理 來源： 題型：


如右圖所示，在光滑絕緣的水平面上，有一棱形ABCD，對(duì)角線交點(diǎn)為O，在頂點(diǎn)B、D處各固定一個(gè)點(diǎn)電荷，若將一個(gè)帶正電的小球從A點(diǎn)靜止釋放，小球?qū)⒀貙?duì)角線AC作往返運(yùn)動(dòng)。則                       （     ）

A．B、D處固定的是等量的正電荷

B．B、D處固定的是等量的異種電荷

C．在A、C的連線上O點(diǎn)電勢(shì)最低

D．運(yùn)動(dòng)小球在O處的機(jī)械能最小

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科目：高中物理 來源： 題型：


如下圖所示，在絕緣光滑水平面的上方存在著水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量m＝2.0×10－3kg、電量q＝2.0×10－6C的帶正電的物體（可視為質(zhì)點(diǎn)），從O點(diǎn)開始以一定的水平初速度向右做直線運(yùn)動(dòng)，其位移隨時(shí)間的變化規(guī)律為s＝6.0t-10t2，式中s的單位為m，t的單位為s。不計(jì)空氣阻力，取g＝10m/s2。

（1）求勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向；

（2）求帶電物體在0~0.5s內(nèi)電勢(shì)能的變化量。

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科目：高中物理 來源： 題型：


在光滑絕緣的水平面上，存在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，在該電場(chǎng)中一個(gè)半徑為R的圓周，其中PQ為直徑，C為圓周上的一點(diǎn)，在O點(diǎn)將一帶正電的小球以相同的初速率向各個(gè)方向水平射出時(shí)，小球可以到達(dá)圓周的任何點(diǎn)，但小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度最大，已知PQ與PC間的夾角為θ=30°，則關(guān)于該電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向及PC間的電勢(shì)差大小說法正確的是       （     ）

A．E的方向?yàn)橛?i>P指向Q，

B．E的方向?yàn)橛?i>Q指向C，

C．E的方向?yàn)橛?i>P指向C，

D．E的方向?yàn)橛?i>O指向C，

 

 

 

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科目：高中物理 來源： 題型：


質(zhì)量為m，帶電量為-q的微粒（重力不計(jì)），經(jīng)過勻強(qiáng)電場(chǎng)中的A點(diǎn)時(shí)速度為v，方向與電場(chǎng)線垂直，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度大小為2v，如下圖所示。已知A、B兩點(diǎn)間的距離為d。求：

（1）A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差；

（2）電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向。

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科目：高中物理 來源： 題型：


2010年廣州亞運(yùn)盛會(huì)堪稱是LED綠色照明技術(shù)、節(jié)能照明產(chǎn)品得到全面應(yīng)用的照明科技博覽會(huì)。無論是海心沙、廣州塔、廣州中軸線城市景觀照明等重點(diǎn)工程項(xiàng)目，還是亞運(yùn)城、大學(xué)城等數(shù)十個(gè)場(chǎng)館和設(shè)施，處處都閃耀著國(guó)產(chǎn)LED綠色照明、節(jié)能照明產(chǎn)品的光芒。某實(shí)驗(yàn)小組要精確測(cè)定額定電壓為3V的LED燈正常工作時(shí)的電阻，已知該燈正常工作時(shí)電阻大約500Ω左右，電學(xué)符號(hào)與小燈泡電學(xué)符號(hào)相同。

實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：

電流表A1（量程為0~50mA，內(nèi)阻RA1約為3Ω）

電流表A2（量程為0~3mA，內(nèi)阻RA2=15Ω）

定值電阻R1=697Ω

定值電阻R2=1985Ω

滑動(dòng)變阻器R（0~20Ω）一只

電壓表V（量程為0~12V，內(nèi)阻RV=1kΩ）

蓄電池E（電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻很�。�

電鍵S一只

（1）在下邊方框中畫出應(yīng)采用的電路圖

 

（2）寫出測(cè)量LED燈正常工作時(shí)的電阻表達(dá)式Rx =                 ，當(dāng)表達(dá)式中的     （填字母）達(dá)到       ，記下另一電表的讀數(shù)帶入表達(dá)式，其結(jié)果為正常工作時(shí)電阻。

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科目：高中物理 來源： 題型：


如右圖甲所示，在閉合的鐵芯上繞著兩個(gè)線圈，兩個(gè)線圈的匝數(shù)比n1∶n2=1∶3。a、b兩端加上如右圖乙所示的交流電；c、d兩端接一個(gè)可變電阻R。下列說法正確的是                                          

（     ）

A．c、d兩端電壓的有效值是933V

B．通過電阻R的電流頻率是150Hz

C．減小電阻R的阻值，a、b兩端的輸入電流將變小

D．減小電阻R的阻值，a、b兩端的輸入功率將增大

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