如图甲所示,A、B是一对平行放置的金属板,中心各有一个小孔P、Q,P、Q 连线垂直金属板,两极板间距离为d,从P点处连续不断地有质量为m,带电量为m的带正电粒子
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如图甲所示,A、B是一对平行放置的金属板,中心各有一个小孔P、Q,P、Q 连线垂直金属板,两极板间距离为d,从P点处连续不断地有质量为m,带电量为m的带正电粒子
题型:不详
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如图甲所示,A、B是一对平行放置的金属板,中心各有一个小孔P、Q,P、Q 连线垂直金属板,两极板间距离为d,从P点处连续不断地有质量为m,带电量为m的带正电粒子沿P、Q方向放出,带电粒子的初速度和重力均忽略不计.从t = 0开始,在A、B间加上如图乙所示的交变电压,周期为T,电压为U.带电粒子在A、B间运动过程中,粒子间的相互作用力忽略不计.
(1)如果只有在每个周期为0~T/4时间内放出的带电粒子才能从小孔Q中射出,则上述物理量之间满足怎样的关系?
(2)如果各物理量满足第(1)问中的关系,求每个周期从小孔Q中有粒子射出的时间与周期T的比值.
答案
(1)即
.(2)
解析
(1)依题意可知,t=T/4从P孔进入的带电粒子恰能从Q孔射出,则
, 即
.
(2)设t=0时刻进入的带电粒子在t
1
时刻射出,则由题意分析可知t
1
<T/2 ,所以有
,解得
.
又t=T/4时刻进入的带电粒子应在t
2
=3T/4时刻射出,故
本题考查带电粒子在交变电场中的运动,由电场力提供加速度,F=qE=qU/d,a=qU/md由此可判断加速度与时间的图像与U-t图像完全相同,在前半个周期向右做匀加速直线运动,在后半个周期向右做匀减速直线运动,由对称性可知在T末带电粒子的速度减小到零,可判断出粒子一直向右运动,由运动学公式可求得第一问关系,设t=0时刻进入的带电粒子在t
1
时刻射出,则由题意分析可知,匀加速位移为d,由运动学公式可求得运动时间与周期T的关系
举一反三
如图甲所示,真空中相距为d=6cm的两块平行金属板A、B与某一电源(图中未画)连接,其中B板接地(电势为零),A板的电势随时间的变化规律如图乙所示(U
0
已知)。将一个质量m、电荷量q的带负电粒子从临B板处无初速度释放,不计粒子重力。求A板电势变化周期T(未知)为多大时,在
T到
T时刻内,任意时刻释放的该粒子,粒子都不能到达A板(粒子若运动到B板,将被吸附在B板不再运动)。
题型:不详
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如图图(甲)所示,A、B是真空中水平放置的一对平行金属板,两板间距离d=15cm。今将B板接地,在A板间加上如图(乙)所示的交变电压(U
0
=1080V),然后让一个质量m=1.6×10
-27kg
、电量大小q=1.6×10
-19
C的带电粒子(不计重力)在t=0时刻从B板附近由静止开始运动。空气阻力不计。
(1)判断粒子的电性;
(2)当t
1
=?时粒子的速度第一次达到最大,并求出此最大速度;
(3)当粒子的速度第一次达到最大时,粒子的电势能多大?
(4)粒子撞击极板A时的速度为多大?
题型:不详
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某平行金属板间加如图所示的周期性变化的电压,重力不计的带电粒子静止在平行板中央,从t=0时刻开始将其释放,运动过程中无碰板情况.下图中能正确定性描述粒子运动的速度图象的是
题型:不详
难度:
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(12分)如图(a)所示,A、B为水平放置的平行金属板,板间距离为d(d远小于板的长和宽).在两板之间有一个带负电的质点P.已知若在A、B间加电压U
0
,则质点P可以静止平衡.现在A、B间加上如图(b)所示的随时间t变化的电压u.在t=0时质点P位于A、B间的中点处且初速度为零.已知质点P能在A、B之间以最大的幅度上下运动而又不与两板相碰,求图(b)中u改变的各时刻t
1
、t
2
、t
3
及t
n
的表达式.(质点开始从中点上升到最高点,及以后每次从最高点到最低点或从最低点到最高点的过程中,电压只改变一次.)
题型:不详
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如图所示,在两极板中间有一静止的电子,在交变电压作用下电子的运动情况是(不计重力,t=0时,M板电势为正,板间距离足够长) ( )
A.一直向M板运动
B.一直向N板运动
C.先向M板运动,再一直向N板运动
D.在M、N间做周期性的来回运动
题型:不详
难度:
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