(20分)
如圖12所示,A、B是兩塊豎直放置的平行金屬板,相距為,分別帶有等量的負、正電荷,在兩板間形成電場強度大小為E的勻強電場。A板上有一小孔(它的存在對兩板間勻強電場分布的影響可忽略不計),孔的下沿右側有一條與板垂直的水平光滑絕緣軌道,一個質量為,電荷量為的小球(可視為質點),在外力作用下靜止在軌道的中點P處?椎南卵刈髠纫灿幸慌c板垂直的水平光滑絕緣軌道,軌道上距A板處有一固定檔板,長為的輕彈簧左端固定在擋板上,右端固定一塊輕小的絕緣材料制成的薄板Q。撤去外力釋放帶電小粒,它將在電場力作用下由靜止開始向左運動,穿過小孔后(不與金屬板A接觸)與薄板Q一起壓縮彈簧,由于薄板Q及彈簧的質量都可以忽略不計,可認為小球與Q接觸過程中不損失機械能。小球從接觸 Q開始,經(jīng)歷時間T0第一次把彈簧壓縮至最短,然后又被彈簧彈回。由于薄板Q的絕緣性能有所欠缺,使得小球每次離開Q瞬間,小球的電荷量都損失一部分,而變成剛與Q接觸時小球電荷量的。求:
(1)小球第一次接觸Q時的速度大;
(2)假設小球第次彈回兩板間后向右運動的最遠處沒有到達B板,試導出小球從第次接觸 Q,到本次向右運動至最遠處的時間T0的表達式;
(3)假設小球被第N次彈回兩板間后向右運動最遠處恰好到達B板,求N為多少。
(1)
(2)
(3)N="log" k 2

(1)設小球第一次接觸Q的速度為v,接觸Q前的加速度為a。
根據(jù)牛頓第二定律有E=ma …………………………………………………2分
對于小球從靜止到與Q接觸前的過程,根據(jù)運動學公式有v2=2al…………2分
聯(lián)立解得v=………………………………………2分
(2)小球每次離開Q的瞬時速度大小相同,且等于小球第一次與Q接觸時速度大小!1分
設小球第1次離開Q向右做減速運動的加速度為a1,速度由v減為零所需時間為t1,小球離開Q所帶電荷量為q1。
根據(jù)牛頓第二定律有q1E=ma1……………………………………………1分
根據(jù)運動學公式有………………………………………………………………1分
根據(jù)題意可知小球第1次離開Q所帶電荷量…………………………………1分
聯(lián)立解得 ……………………………………………………………………1分
設小球第2次離開Q向右做減速運動的加速度為a2,速度由v減為零所需時間為t2,小球離開Q所帶電荷量為q2。
同理q2E=ma2,,
聯(lián)立解得……………………………………………………………………1分
設小球第n次離開Q向右做減速運動的加速度為an,速度由v減為零所需時間為tn,小球離開Q所帶電荷量為qn。
同理 qnE=man,…………………………………………………1分
聯(lián)立解得……………………………………………………………………1分
小球從第n次接觸Q,到本次向右運動至最遠處的時間……2分
(3)設小球第N次離開Q,向右運動的最遠處恰好在B板處,這個過程中小球的加速度為aN,小球第N次離開Q所帶電荷量為qN。
對于小球第N次接觸Q前,小球從P位置到與Q接觸的過程中,
根據(jù)動能定理有qEl=,…………………………………………………………1分
對于小球第N次離開Q,向右運動至B板處的過程中,
根據(jù)動能定理有qNE2l= …………………………………………………………1分
根據(jù)上式有,又,所以kN =" 2" ………………………………………1分
       N="log" k 2……………………………………………………………………………………1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


(1)畫出小球B從開始運動到剛好離開勻強電場過程中的速度時間圖像(規(guī)定豎直向下為正方向);
(2)判定A球能否從下板離開勻強電場,并說明理由。

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電場中A、B兩點的電勢分別為φA=800V,φB=-200V。把q=1.5×10-8C的電荷由A移動到B點,電場力做      J, 電勢能變化了        J。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,空間存在豎直向下的勻強電場,電場強度E大小為2.0×102V/m,F(xiàn)有質量m=1.0kg,帶電量大小為q=+3.0×10-2C的小球,從高為H=8.0m的水平桌面邊緣處以速度V0=10.0m/s水平飛出。(g=10m/s2
求:(1)小球落地點與桌面的水平距離S。
(2)小球落地時的動能。

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(12分) 如圖所示,在豎直向下的勻強電場中,一個質量為m帶負電的小球從斜軌道上的A點由靜止滑下,小球通過半徑為R的圓軌道頂端的B點時恰好不落下來。已知軌道是光滑而又絕緣的,且小球的重力是它所受的電場力2倍。求:

(1)A點在斜軌道上的高度h為多少?
(2)小球運動到最低點時的最小壓力為多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(16分)制備納米薄膜裝置的工作電極可簡化為真空中間距為的兩平行極板,如圖甲所示,加在極板A、B間的電壓作周期性變化,其正向電壓為,反向電壓為,
電壓變化的周期為2r,如圖乙所示.在t=0時,極板B附近的一個電子,質量為m、電荷量為e,受電場作用由靜止開始運動.若整個運動過程中,電子未碰到極板A,且不考慮重力作用.
(1)若,電子在0—2r時間內不能到達極板,求應滿足的條件;
(2)若電子在時間內未碰到極板B,求此運動過程中電子速度隨時間t變化的關系;
(3)若電子在第個周期內的位移為零,求k的值。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

靜電場中,帶電粒子在電場力作用下從電勢為φaa點運動至電勢為φbb點.若帶電粒子在a、b兩點的速率分別為vavb,不計重力,則帶電粒子的比荷q/m,為
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題


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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題




(1)      求粒子從電場中飛出時的側向位移為h
(2)      求粒子穿過界面PS時偏離中心線OR的距離為y
(3)求粒子從勻強電場中飛出時的速度v
(4)求粒子剛進入點電荷的電場時速度與其電場線的夾角ß
(5)求點電荷的電量Q
(6)若在界面PS處放一熒光屏,在兩板上改加如圖所示的隨時間變化的電壓。則由于視覺暫留和熒光物質的殘光特性,則電子打在熒光屏上后會形成一個什么圖形?其范圍如何?

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