如圖,是某種靜電分選器的原理示意圖.兩個(gè)豎直放置的平行金屬板帶有等量異號電荷,形成勻強(qiáng)電場.分選器漏斗的出口與兩板上端處于同一高度,到兩板距離相等.混合在一起的a、b兩種顆粒從漏斗出口下落時(shí),a種顆粒帶上正電,b種顆粒帶上負(fù)電.經(jīng)分選電場后,a、b兩種顆粒分別落入A、B桶中.
已知兩板間距d=0.1m,板的長度l=0.5m,電場僅局限在平行板之間;各顆粒所帶電量大小與其質(zhì)量之比均為1×10-5C/kg.設(shè)顆粒進(jìn)入電場時(shí)的初速度為零,分選過程中顆粒大小及顆粒間的相互作用力不計(jì).要求兩種顆粒離開電場區(qū)域時(shí),不接觸到極板但有最大偏轉(zhuǎn)量.g取10m/s2
(1)左右兩板各帶何種電荷?
(2)兩極板間的電壓多大?
(3)若兩帶電平行板的下端距A、B桶底的高度H=0.3m,顆粒落至桶底時(shí)的速度大小是多少?
(1)由于a顆粒帶正電,故電場方向向左,所以左板帶負(fù)電荷,右板帶正電荷
(2)依題意,顆粒在平行板的豎直方向上做自由落體運(yùn)動,故滿足:l=
1
2
gt2
…①
在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動,故滿足:s=
d
2
=
1
2
qU
md
t2
…②
①②兩式聯(lián)立得兩極板間的電壓:U=
mgd2
2ql
=1×104V

(3)根據(jù)動能定理,顆粒落到水平傳送帶上滿足:
1
2
qU+mg(1+H)
=
1
2
mv2
解得顆粒落到水平傳送帶上時(shí)的速度大小為:v=
qU
m
+2g(l+H)
=4m/s
答:(1)左板帶負(fù)電荷,右板帶正電荷;
(2)兩極板間的電壓為1×104V;
(3)若兩帶電平行板的下端距A、B桶底的高度H=0.3m,顆粒落至桶底時(shí)的速度大小是4m/s.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:實(shí)驗(yàn)題

勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為E,在此電場中A、B、C三點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)直角三角形,三角形所在平面與電場線平行,如圖所示,AB邊長為L,AB邊平行于電場線,現(xiàn)將一個(gè)正電荷q從A點(diǎn)沿AB運(yùn)動到B點(diǎn),電場力做功為__________________;由B運(yùn)動到C,q的電勢能變化量為______________;由C運(yùn)動到A,電場力做功為______________;A、C兩點(diǎn)之間的電勢差為______________.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,豎直長方形區(qū)域ABCD長4m,高3m,其中存在水平正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場,磁場垂直紙面向外,B=1T。勻強(qiáng)電場平行紙面,電場線如圖中實(shí)線。一帶電微粒以速度v = 5m/s從長方形區(qū)域的左下角A點(diǎn)沿AC方向射入其中,恰能做直線運(yùn)動。
(1)判斷勻強(qiáng)電場的方向,求出場強(qiáng)的大小。
(2)若在粒子射至對角線的某點(diǎn)時(shí)將磁場撤去,粒子恰好從長方形區(qū)域的D點(diǎn)射出,求撤去磁場時(shí)粒子離A點(diǎn)的距離。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖9所示為研究電子槍中電子在電場中運(yùn)動的簡化模型示意圖。在Oxy平面的ABCD區(qū)域內(nèi),存在兩個(gè)場強(qiáng)大小均為E的勻強(qiáng)電場I和II,兩電場的邊界均是邊長為L的正方形(不計(jì)電子所受重力)。                                            
小題1:在該區(qū)域AB邊的中點(diǎn)處由靜止釋放電子,   求電子離開ABCD區(qū)域的位置。
小題2:在電場I區(qū)域內(nèi)適當(dāng)位置由靜止釋放電子,電子恰能從ABCD區(qū)域左下角D處離開,求所有釋放點(diǎn)的位置。
小題3:若將左側(cè)電場II整體水平向右移動L/n(n≥1),            
仍使電子從ABCD區(qū)域左下角D處離開(D不隨電場移動),求在電場I區(qū)域內(nèi)由靜止釋放電子的所有位置。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:實(shí)驗(yàn)題

如圖所示,在勻強(qiáng)電場中,ab兩點(diǎn)連線與電場線成60o角。將正電荷由a點(diǎn)移到b點(diǎn),電場力做正功,可以判定電場線的方向是由_______指向_______的。如果ab相距0.20m,場強(qiáng)為2×103N/C,正電荷的電量為4×10-4C,則電荷的電勢能變化了_______焦耳。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,將一正電荷從C點(diǎn)分別沿直線移動到A點(diǎn)和B點(diǎn),均需克服電場力做功,且做功的數(shù)值相等,則在此空間中,有可能( 。
A.存在平行于y軸的勻強(qiáng)電場
B.存在平行于x軸的勻強(qiáng)電場
C.在第 I象限內(nèi)某位置有一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷
D.在第Ⅱ象限內(nèi)某位置有一個(gè)正點(diǎn)電荷

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

有兩個(gè)正電荷和兩個(gè)負(fù)電荷,電荷量相等,分別放在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)處,如圖所示.A、B、C、D為正方形四條邊的中點(diǎn),O為正方形的中心,以無窮遠(yuǎn)處為電勢零點(diǎn).下列說法中正確的是( 。
A.A、B、C、D四點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同,電勢也相同
B.A、B、C、D四點(diǎn)的電場強(qiáng)度不同,但電勢相同
C.將一帶正電的試探電荷從A點(diǎn)沿直線移動到C點(diǎn),試探電荷具有的電勢能先增大后減小
D.位于過O點(diǎn)垂直于紙面的直線上,各點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零,電勢也為零

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在光滑絕緣的水平直軌道上有兩個(gè)帶電小球a和b,a球質(zhì)量為2m、帶電量為+q,b球質(zhì)量為m、帶電量為+2q,兩球相距較遠(yuǎn)且相向運(yùn)動.某時(shí)刻a、b球的速度大小依次為v和1.5v,由于靜電斥力的作用,它們不會相碰.則下列敘述正確的是( 。
A.兩球相距最近時(shí),速度大小相等、方向相反
B.a(chǎn)球和b球所受的靜電斥力對兩球始終做負(fù)功
C.a(chǎn)球一直沿原方向運(yùn)動,b球要反向運(yùn)動
D.a(chǎn)、b兩球都要反向運(yùn)動,但b球先反向

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖所示,Q為固定的正點(diǎn)電荷(Q未知),A、B兩點(diǎn)在Q的正上方和Q相距分別為h和0.25h,將另一電量為q,質(zhì)量為m的正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)由靜止釋放,在A點(diǎn)處的加速度大小為
3
4
g
,運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)速度正好變?yōu)榱悖畡t此電荷在B點(diǎn)處的加速度為______(用g表示);A、B兩點(diǎn)間的電勢差為______(用m、g、h和q表示)

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