微波实验是近代物理实验室中的一个重要部分.反射式速调管是一种结构简单、实用价值较高的常用微波器件之一,它是利用电子团与场相互作用在电场中发生振荡来产生微波,其振

微波实验是近代物理实验室中的一个重要部分.反射式速调管是一种结构简单、实用价值较高的常用微波器件之一,它是利用电子团与场相互作用在电场中发生振荡来产生微波,其振

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微波实验是近代物理实验室中的一个重要部分.反射式速调管是一种结构简单、实用价值较高的常用微波器件之一,它是利用电子团与场相互作用在电场中发生振荡来产生微波,其振荡原理与下述过程类似.如图1所示,在虚线MN两侧分布着方向平行于X轴的电场,其电势φ随x的分布可简化为如图2所示的折线.一带电微粒从A点由静止开始,在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动.已知带电微粒质量m=1.0×10-20kg,带电荷量q=-1.0×10-9C,A点距虚线MN的距离d1=1.0cm,不计带电微粒的重力,忽略相对论效应.求:
(1)B点距虚线MN的距离d2
(2)带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t.
答案
(1)由图2知虚线左右分别是匀强电场,
左侧电场沿-X方向,右侧电场沿+X方向,
大小分别为E1=
40
0.02
=2.0×103N/C,E2=
40
0.01
=4.0×103N/C,
带电微粒由A运动到B的过程中,
由动能定理得:|q|E1d1-|q|E2d2=0 ①,
由①式解得d2=
E1
E2
d1=0.50cm ②;
(2)设微粒在虚线MN两侧的加速度大小分别为a1、a2
由牛顿第二定律得:|q|E1=ma1 ③|q|E2=ma2
设微粒在虚线MN两侧运动的时间分别为t1、t2
由运动学公式得:d1=
1
2
a1t12 ⑤d2
1
2
a2t22
运动时间:t=t1+t2
由②③④⑤⑥⑦式解得:t=1.5×10-8s;
答:(1)B点距虚线MN的距离d2为0.50cm;
(2)带电微粒从A点运动到B点所经历的时间为1.5×10-8s.
举一反三
如图在水平地面上固定一倾角为30°的光滑绝缘斜面,斜面处于电场强度大小为1000N/C、方向沿斜面向下的匀强电场中,一劲度系数为100N/m的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端,整根弹簧处于自然状态.一质量为1kg、带正电电量为5X10-3C的滑块从距离弹簧上端为5cm处静止释放,滑块在运动过程中电量保持不变,设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小g=10m/s2
(1)求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t
(2)若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为


2
m/s,求滑块从静止释放到速度最大过程中弹簧的弹力所做的功W.
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下列说法中,正确的是(  )
A.物体的动能不变,则物体所受的外力的合力必定为零
B.物体的动能变化,则物体所受的外力的合力必定不为零
C.物体的速度变化,则物体的动能必定发生变化
D.物体所受的合外力不为零,物体的动能必定发生变化
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两个物体的质量分别为m1和m2,且m1=4m2,当它们以相同的动能在动摩擦因数相同的水平面上滑行时,它们滑行的距离之比s1:s2和滑行的时间之比t1:t2分别:(  )
A.1:4,1:2B.4:1、2:1C.1:4、2:1D.4:1、4:1
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如图所示,物体在长4m的斜面顶端由静止下滑,然后进入由圆弧与斜面连接的水平面,若物体与斜面及水平面的动摩擦因数均为0.5,斜面倾角为37°,取g=10m/s2,已知:sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)物体到达斜面底端时的速度大小;
(2)物体能在水平面上滑行的距离.
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如图所示,虚线PQ、MN间存在水平匀强电场,一带电粒子质量为m=2.0×10-11kg、电荷量为q=+1.0×10-5C,从a点由静止开始经电压为U=100V的电场加速后,垂直于匀强电场进入匀强电场中,从虚线MN的某点b(图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成300角.已知PQ、MN间距为20cm,带电粒子的重力忽略不计.求:
(1)带电粒子刚进入匀强电场时的速率v1
(2)匀强电场的场强大小
(3)ab两点间的电势差.
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