如图1所示,A、B两块金属板水平放置,相距,两板间加有一周期性变化的电压,当B板接地时,A板电势随时间t变化的情况如图2所示。在两板间的电场中,将一带负电的粒子

如图1所示,A、B两块金属板水平放置,相距,两板间加有一周期性变化的电压,当B板接地时,A板电势随时间t变化的情况如图2所示。在两板间的电场中,将一带负电的粒子

题型:不详难度:来源:
如图1所示,A、B两块金属板水平放置,相距,两板间加有一周期性变化的电压,当B板接地时,A板电势随时间t变化的情况如图2所示。在两板间的电场中,将一带负电的粒子从B板中央处由静止释放,若该带电粒子受到的电场力为重力的两倍,要使该粒子能够达到A板,交变电压的周期至少为多大。(g取

图1                  图2
答案

解析
设电场力为F,则,得

前半周期上升高度:,后半周期先减速上升,后加速下降,其加速度:

减速时间为
此段时间内上升高度:

则上升的总高度:
后半周期的时间内,粒子向下加速运动,下降的高度:

上述计算说明,在一个周期内上升,再回落,且具有向下的速度。
如果周期小,粒子不能到达A板。设周期为T,上升的高度则:

举一反三
人们利用发电机把天然存在的各种形式的能量转化为电能,为了合理地利用这些能源,发电站要修建在靠近这些天然资源的地方.但用电的地方却分布很广,因此需要把电能输送到很远的地方.某电站输送电压U=5000V,输送功率P=500kW,安装在输电线路的起点和终点的电度表一昼夜读数相差4800kW·h.试求:
(1)该电路的输电效率和输电线的电阻.
(2)如果发电机输出电压为250V,用户需要电压为220V.要使输电损耗为5%,分别求升压和降压变压器的原、副线圈匝数之比.(计算时取
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如图所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨单位长度电阻为r0,导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连,两导轨间的距离为。有垂直纸面向里的非匀强磁场,其磁感应强度沿y方向大小不变,沿x方向均匀增强,即有,其中为常数。一根质量为m,电阻不计的金属杆MN可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中始终保持与导轨垂直。在t=0时刻,金属杆MN紧靠在P、Q端,在外力F作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动。求

(1)在t时刻金属杆MN产生的感应电动势大小;
(2)在t时刻流经回路的感应电流大小和方向;
(3)在t时刻金属杆MN所受的安培力大小;
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如图所示是测定光电效应产生的光电子荷质比的简要实验原理图。两块平行板相距为d,其中N为金属板,受紫外线照射后将发射出沿不同方向运动的光电子形成电流,从而引起电流计指针偏转。若调节R逐渐增大板间电压,可以发现电流逐渐减小,当电压表示数为U是,电流恰好为零,切断开关,在MN间加上垂直与纸面的匀强磁场,逐渐增大磁感应强度,也能使电流为零。当磁感应强度为B时,电流恰好为零。求光电子的荷质比e/m。

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传感器应用的一个基本思想是“转换”的思想,即利用传感器把难以直接测量的力学量转换为容易测量的电学量。这种转换既使测量比较方便,而且能输入给电子计算机对电学量所载的信息进行计算和处理。如图所示为一测速计原理图,其基本原理即是把测量速度这一力学量转换成电流量进行测量。滑动触头P与某运动物体相连,当P匀速滑动时,电流表有一定的电流通过,从电流表示数可得运动物体速度。已知电源电动势E=4V内阻r=10Ω,AB为粗细均匀的电阻丝,其阻值为R=30Ω、长度L=30cm,电容器的电容C=50μF。今测得电流表示数为0。05mA,方向由b流向a。试求运动物体的速度大小和运动的方向。

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如图所示,地面上方竖直界面N左侧空间存在着水平的、垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B="2.0" T.与N平行的竖直界面M左侧存在竖直向下的匀强电场,电场强度E1="100" N/C.在界面M与N之间还同时存在着水平向左的匀强电场,电场强度E2="200" N/C.在紧靠界面M处有一个固定在水平地面上的竖直绝缘支架,支架上表面光滑,支架上放有质量m2=1.8×10-4kg的带正电的小物体b(可视为质点),电荷量q2=1.0×10-5C.一个质量m1=1.8×10-4 kg,电荷量q1=3.0×10-5C的带负电小物体(可视为质点)a以水平速度v0射入场区,沿直线运动并与小物体b相碰,碰后粘合在一起成小物体c,进入界面M右侧的场区,并从场区右边界N射出,落到地面上的Q点(图中未画出).已知支架顶端距地面的高度h="1.0" m,M和N两个界面的距离L="0.10" m,g取10 m/s2.求:

(1)小球a水平运动的速率;
(2)物体c刚进入M右侧的场区时的加速度;
(3)物体c落到Q点时的速率.      
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