制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板,如图甲所示.加在极板A、B间的电压UAB按图乙所示规律变化:在0-T0时间内电压为U0,此后电压呈
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制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板,如图甲所示.加在极板A、B间的电压UAB按图乙所示规律变化:在0-T0时间内电压为U0,此后电压呈
题型:不详
难度:
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制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板,如图甲所示.加在极板A、B间的电压U
AB
按图乙所示规律变化:在0-T
0
时间内电压为U
0
,此后电压呈周期性变化,电压大小为kU
0
,电压变化的周期为2τ.在t=0时,极板B附近的一个电子,质量为m、电荷量为e,受电场作用由静止开始运动.若无论经过多长的时间,这个电子既未碰到极板A,也没有碰到极板B,且不考虑重力作用.
(1)d的取值必须满足什么条件?
(2)k的取值以及T
0
与τ之间的关系必须满足什么条件?
(3)现逐渐增大k的值,使得电子第一次向B极板运动时就能碰到B板,求k的最小值.
答案
(1)电子在0~T
0
时间内做匀加速运动,位移为d
1
=
1
2
a
1
T
20
,又a
1
=
e
T
0
md
,得
d
1
=
e
T
0
2md
T
20
.
T
0
~T
0
+τ时间内先向上做匀减速运动,后向下做初速度为零的匀加速运动,匀减速运动的位移为
d
2
=
v
21
2
a
2
,
又a
2
=
ke
U
0
md
,v
1
=a
1
T
0
d>d
1
+d
2
解得 d>
(k+1)e
U
0
T
20
2kmd
(2)据题分析得,要使电子没有碰到极板B,则有
d
2
<d
1
又a
1
T
0
=a
2
τ
2
结合(1)中各式,得
k=
2
T
0
τ
,T
0
>
τ
2
(3)要使得电子第一次向B极板运动时就能碰到B板,则有
d
1
+d
2
≤2×
1
2
a
2
(τ-t
)
2
,t=
v
1
a
2
解得 k≥
T
20
+4τ
T
0
+
T
40
+16
τ
2
T
20
4
τ
2
或k≥
T
20
+4τ
T
0
-
T
40
+16
τ
2
T
20
4
τ
2
所以k
min
=
T
20
+4τ
T
0
+
T
40
+16
τ
2
T
20
4
τ
2
答:(1)d的取值必须满足的条件是d>
(k+1)e
U
0
T
20
2kmd
.
(2)k的取值是
2
T
0
τ
,T
0
与τ之间的关系必须满足的条件T
0
>
τ
2
.
(3)现逐渐增大k的值,使得电子第一次向B极板运动时就能碰到B板,k的最小值是
T
20
+4τ
T
0
+
T
40
+16
τ
2
T
20
4
τ
2
.
举一反三
如图所示,M、N为两块水平放置的平行金属板,两板长度均为L=4cm,两板间距离d=3.2cm,两板间电压U=480V.在金属板右侧有垂直纸面的匀强磁场,P、Q两条竖直线为匀强磁场的边界,P、Q间距离s=3cm.一个质量m=1.6×10
-26
Kg、电荷量q=8.0×10
-19
C的负电荷(不计重力),以速度V0=2.0×10
5
m/s从金属板左侧沿中线射入两板间,从金属板右侧飞出后又进入PQ间的匀强磁场中,最后从磁场右边界水平飞出.试求:
(1)电荷从磁场中飞出时的速度大小V;
(2)匀强磁场的磁感就强度B的大小.
题型:不详
难度:
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如图所示,叠放在一起的A、B两绝缘小物块放在水平向右的匀强电场中,其中B带正电q而A不带电,它们一起沿绝缘水平面以某一速度匀速运动.现突然使B带电量消失,同时A带上正电q,则A、B的运动状态可能为( )
①一起匀速运动 ②一起加速运动 ③A匀加速,B匀减速 ④A匀加速,B匀速.
A.①②
B.③④
C.①③
D.②④
题型:不详
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如图中A和B表示在真空中相距为d的两平行金属板加上电压后,它们之间的电场可视为匀强电场;右边表示一周期性的交变电压的波形,横坐标代表时间t,纵坐标代表电压U
AB
,从t=0开始,电压为给定值U
0
,经过半个周期,突然变为-U
0
….如此周期地交替变化.在t=0时刻将上述交变电压U
AB
加在A、B两极上,电子质量为m,电量为e,求:
(1)在t=0时刻,在B的小孔处无初速地释放一电子,要想使这电子到达A板时的速度最大,则所加交变电压的频率最大不能超过多少?
(2)在t=0时刻,在B的小孔处无初速地释放一电子,要想使这电子到达A板时的速度最小(零),则所加交变电压的频率为多大?
(3)在t=?时刻释放上述电子,在一个周期时间,该电子刚好回到出发点?
试说明理由并讨论物理量间应满足什么条件.
题型:不详
难度:
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如图所示的装置,U
1
是加速电压,紧靠其右侧的是两块彼此平行的水平金属板.板长为L,两板间距离为d,一个质量为m、带电量为-q的粒子,经加速电压加速后沿金属板中心线水平射人两板中,若两水平金属板间加一电压U
2
,当上板为正时,带电粒子恰好能沿两板中心线射出;当下板为正时,带电粒子则射到下板上距板的左端
1
4
处,求:
(1)
U
1
U
2
为多少?
(2)为使带电粒子经U
1
加速后,沿中心线射入两金属板,并能够从两板之间射出,两水平金属板所加电压U
2
应满足什么条件?
题型:不详
难度:
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如图所示,竖直放置的两块很大的平行带电金属板a、b相距为d,a、b间的电场强度为E,今有一带正电的液滴从a板下边缘(贴近a板)以初速度v
0
竖直向上射入电场,当它飞到b板时,速度大小仍为v
0
,而方向变为水平,且刚好从高度也为d的狭缝穿过b板上的小孔进入匀强磁场,若磁场的磁感应强度大小为B=E/v
0
,方向垂直纸面向里,磁场区域的宽度为L,重力加速度为g.
(1)试通过计算说明液滴进入磁场后做什么运动?
(2)求液滴在电场和磁场中运动的总时间.
题型:不详
难度:
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