(06年全國(guó)卷Ⅰ)(20分)有個(gè)演示實(shí)驗(yàn),在上下面都是金屬板的玻璃盒內(nèi),放入了許多用錫箔紙揉成的小球,當(dāng)上下板間加上電壓后,小球就上下不停地跳動(dòng),F(xiàn)取以下簡(jiǎn)化模型進(jìn)行定量研究。

如圖所示,電容量為C的平行板電容器的極板A和B水平放置,相距為d,與電動(dòng)勢(shì)為ε、內(nèi)阻可不計(jì)的電源相連。設(shè)兩板之間只有一個(gè)質(zhì)量為m的導(dǎo)電小球,小球可視為質(zhì)點(diǎn)。已知:若小球與極板發(fā)生碰撞,則碰撞后小球的速度立即變?yōu)榱,帶電狀態(tài)也立即改變,改變后,小球所帶電荷符號(hào)與該極板相同,電量為極板電量的α倍(α<<1)。不計(jì)帶電小球?qū)O板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的影響。重力加速度為g。

(1)欲使小球能夠不斷地在兩板間上下往返運(yùn)動(dòng),電動(dòng)勢(shì)ε至少應(yīng)大于多少?

(2)設(shè)上述條件已滿足,在較長(zhǎng)的時(shí)間間隔T內(nèi)小球做了很多次往返運(yùn)動(dòng)。求在T時(shí)間內(nèi)小球往返運(yùn)動(dòng)的次數(shù)以及通過(guò)電源的總電量。

解析

(1)用Q表示極板電荷量的大小,q表示碰后小球電荷量的大小。要使小球能不停地往返運(yùn)動(dòng),小球所受的向上的電場(chǎng)力至少應(yīng)大于重力,

                                                      ①

 

其中                                                      ②

 

又有                                                      ③

 

由①②③式得                                  ④

 

(2)當(dāng)小球帶正電時(shí),小球所受電場(chǎng)力與重力方向相同,向下做加速運(yùn)動(dòng)。以a1表示其加速度,t1表示從A板到B板所用的時(shí)間,則有

                                        ⑤

 

                                                ⑥

 

當(dāng)小球帶負(fù)電時(shí),小球所受電場(chǎng)力與重力方向相反,向上做加速運(yùn)動(dòng)。以a2表示其加速度,t2表示從B板到A板所用的時(shí)間,則有

                                         ⑦

 

                                                 ⑧

 

小球往返一次共用的時(shí)間為(t1+t2),故小球在T時(shí)間內(nèi)往返的次數(shù)

                                                   ⑨

 

由以上有關(guān)各式得

          ⑩

 

小球往返一次通過(guò)電源的電量為,在T時(shí)間內(nèi)通過(guò)電源的總電量

 

Q’=2qn                                                                 

 

由⑩式可得

 

          

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(06年全國(guó)卷Ⅰ)如圖,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中固定放置一根串接一電阻R的直角形金屬導(dǎo)軌aob(在紙面內(nèi)),磁場(chǎng)方向垂直于紙面朝里,另有兩根金屬導(dǎo)軌c、d分別平等于oa、ob放置。保持導(dǎo)注意事項(xiàng):

第二金屬導(dǎo)軌的電阻不計(jì),F(xiàn)經(jīng)歷以下四個(gè)過(guò)程:①以速率v移動(dòng)d,使它與ab的距離增大一倍;②再以速率v移動(dòng)c,使它與oa的距離減小一半;③然后,再以速率2v移動(dòng)c,使它回到原處;④最后以速率2v移動(dòng)d,使它也回到原處。設(shè)上述四個(gè)過(guò)程中通過(guò)電阻R的電量的大小依次為Q1、Q2、Q3和Q4,則

A.Q1=Q2=Q3=Q4

B.Q1=Q2=2Q3=2Q4

C.2Q1=2Q2=Q3=Q4

D.Q1≠Q(mào)2=Q3≠Q(mào)4

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(06年全國(guó)卷Ⅰ)利用圖中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時(shí),有下面幾種說(shuō)法:

 

A.將屏移近雙縫,干涉條紋間距變窄

B.將濾光片由藍(lán)色的換成紅色的,干涉條紋間距變寬

C.將單縫向雙縫移動(dòng)一小段距離后,干涉條紋間距變寬

D.換一個(gè)兩縫之間距離較大的雙縫,干涉條紋間距變窄

E.去掉濾光片后,干涉現(xiàn)象消失

其中正確的是______________。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(06年全國(guó)卷Ⅰ)現(xiàn)要測(cè)量某一電壓表的內(nèi)阻。給定的器材有:待測(cè)電壓表(量程2V,內(nèi)阻約4kΩ);電流表(量程1.2mA,內(nèi)阻約500Ω);直流電源E(電動(dòng)勢(shì)約2.4V,內(nèi)阻不計(jì));固定電阻3個(gè):R1=4000Ω,R2=10000Ω,R3=15000Ω;電鍵S及導(dǎo)線若干。

要求測(cè)量時(shí)兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過(guò)其量程的一半。

I.從3個(gè)固定電阻中選用1個(gè),與其它器材一起組成測(cè)量電路,并在虛線框內(nèi)畫(huà)出測(cè)量電路的原理圖。(要求電路中各器材用題中給定的符號(hào)標(biāo)出。)

 

II.電路接通后,若電壓表讀數(shù)為U,電流表讀數(shù)為I,則電壓表內(nèi)阻Rv=_________。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(06年全國(guó)卷Ⅰ)(16分)天空有近似等高的濃云層。為了測(cè)量云層的高度,在水平地面上與觀測(cè)者的距離為d=3.0km處進(jìn)行一次爆炸,觀測(cè)者聽(tīng)到由空氣直接傳來(lái)的爆炸聲和由云層反射來(lái)的爆炸聲時(shí)間上相差Δt=6.0s。試估算云層下表面的高度。已知空氣中的聲速v=km/s。

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同步練習(xí)冊(cè)答案