如图所示(a),M、N为中心开有小孔的平行板电容器的两极,相距D=1 m,其右侧为垂直纸面向里的匀强磁场,磁感强度B=1×10-3 T,磁场区域足够长,宽为d=
题型:不详难度:来源:
如图所示(a),M、N为中心开有小孔的平行板电容器的两极,相距D=1 m,其右侧为垂直纸面向里的匀强磁场,磁感强度B=1×10-3 T,磁场区域足够长,宽为d=0.01 m;在极板M、N之间加有如图(b)所示的变电压(设N极电势高于M极时电压为正)。现有带负电粒子不断从极板M中央小孔处射入电容器内(粒子的初速度可看做为零,重力不计),取其荷质比,问: (1)在变交电压第一个周期内哪些时刻进入电容器内的粒子能从磁场的右侧射出来? (2)若上述交变电压的周期可以变化,则其周期满足什么条件时,才能保证有带电粒从右侧射出来? |
答案
(1) 在0~0.39×10-6s时间内进入电容器内的粒子将从磁场右侧射出 (2) T≥1.22×10-6 s |
解析
(1)粒子要从磁场的右侧射出,它做圆周运动的半径须满足r≥d。(2分) 又 (3分) 得 (1分) 粒子在电场中,无论做加速运动还是做减速运动,其加速度都为: (2分) 设带电粒子先做加速运动后做减速运动至极板N在中央小孔处,以速度v进入磁场中,则: (4分) 式中t为粒子做加速运动的时间,得: 2分 代人数据得:t≥0.61×10-6 s (2分) 所以在0~0.39×10-6s时间内进入电容器内的粒子将从磁场右侧射出。 (1分) (2)由以上分析可知,带电粒子加速运动的时间至少为0.61×10-6 s,则 (2分) 即T≥1.22×10-6 s。(1分) |
举一反三
如图所示,平行板电容器两板间距离为d,所带电量为Q,且上极板带正电。一质量为m,带电量为q的小球,在离平行板电容器上极板小孔A的正上方h处自由释放,到达下极板时小球的速度恰好为零(小球不与下极板接触)。已知重力加速度为g。 (1)试分析小球所带电荷的性质,并简要说明小球的运动过程。 (2)小球开始下落到速度减为零的过程中所用的时间和最大速度分别为多少? (3)电容器的电容为多少? |
(1)试求质子在t1=l/ 2v0时偏转的距离y和此时的速度大小? (2)当在t1= l/ 2v0时突然改变两板带电性质且电压,当保持两板间电压为U1时,质子恰好能贴紧B端飞出电场,试求电压U1和U0的比值是多大? |
有一个平行板电容器,其电容为2.0×F,两板间距为10cm,竖直放置.在电容器中,用绝缘轻质细线悬吊一只质量为5g、电荷量为1.73×C的小球,小球处于平衡状态时,细线与竖直方向夹角为60°,求电容器的电荷量. |
利用静电计,研究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验装置如图所示,则下列哪些叙述符合实验中观察到的结果[ ]
A.N板向左平移,静电计指针偏角变大 | B.N板向上平移,静电计指针偏角变大 | C.保持N板不动,在M、N之间插入一块绝缘介质板,静电计指针偏角变大 | D.保持N板不动,在M、N之间插入一块金属板,静电计指针偏角变大 | |
如图,合上K后,在电容器两板间有一带电液滴恰好保持静止,若增大两板间距离,则 [ ]
A.在K闭合的条件下,液滴将向下运动 | B.在K闭合的条件下,液滴仍保持静止 | C.在K断开的条件下,液滴将向上运动 | D.在K断开的条件下,液滴仍保持静止 |
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