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2.如圖所示,A、B是豎直放置的中心帶有小孔的平行金屬板,兩板間的電壓為U1=100V,C、D是水平放置的平行金屬板,板間距離為d=0.2m,板的長度為L=1m,P是C板的中點,A、B兩板小孔連線的延長線與C、D兩板的距離相等,將一個負電荷從板的小孔處由靜止釋放,求:
(1)為了使負電荷能打在P點,C、D兩板哪板電勢高?板間電壓UCD應(yīng)為多少?
(2)如果C、D兩板間所加的電壓為4V,求負電荷離開電場時豎直方向的偏轉(zhuǎn)距離為多少?

分析 (1)此題要明確粒子進入偏轉(zhuǎn)電場后做類平拋運動,打在P點的條件是:水平位移等于12L,豎直位移等于12d,然后由動能定理求得加速獲得的速度,根據(jù)類平拋規(guī)律即可求解;
(2)先研究粒子剛好飛出電場時板間電壓,分析粒子能否飛出電場,結(jié)合水平位移求出時間,再由牛頓第二定律和位移公式結(jié)合解答.

解答 解:(1)設(shè)負離子的質(zhì)量為m,電量為q,從B板小孔飛出的速度為v0,
粒子在AB板間加速過程,由動能定理得:U1q=12mv02…①
粒子進入偏轉(zhuǎn)電場后做類平拋運動,由類平拋規(guī)律:
水平方向有:12L=v0t…②
豎直方向有:y=12at2…③
又加速度為:a=qU2md…④
整理可得:y=U2L216dU1…⑤
又y=3hgemax2…⑥
聯(lián)立⑤⑥解得 U2=32V,因負離子所受電場力方向向上,所以C板電勢高,故為了使負離子能打在P點,C、D兩板間的電壓應(yīng)為32V,C板電勢高.
(2)若負離子從水平板邊緣飛出,則應(yīng)滿足:
 x=L,y=\fracwjwwcpk2
由類平拋規(guī)律可得:
 x=v0t,y=12at2
根據(jù)動能定理得:qU1=12mv02
聯(lián)立以上各式解得:y=U2L24dU1,
將y=\fracghq5sgm2代入可解得:U2=8V
可見,如果兩板間所加電壓為4V,則負離子不能打在板上,而是從兩板間飛出.
將U2=4V,代入y=U2L24dU1,
解得 y=0.05m
故如果C、D兩板間所加的電壓為4V,則負離子不能打在板上,它離開電場時發(fā)生的側(cè)移為0.05m.
答:(1)為了使負電荷能打在P點,C板電勢高,板間電壓UCD應(yīng)為32V.
(2)如果C、D兩板間所加的電壓為4V,負電荷離開電場時豎直方向的偏轉(zhuǎn)距離為0.05m.

點評 粒子先加速后偏轉(zhuǎn),加速過程運用動能定理求速度,偏轉(zhuǎn)過程運用運動的分解法,由牛頓第二定律和運動學(xué)公式結(jié)合研究,都是常用的方法,關(guān)鍵要熟練運用.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

9.一段細線的一端栓一小球,手握細線的另一端,讓小球在距離地面高度為h的水平面內(nèi)做圓周運動,若突然松手(細線對小球的影響忽略不計),小球?qū)ⅲā 。?table class="qanwser">A.繼續(xù)做圓周運動B.做平拋運動,落向地面C.沿軌道切線方向做勻速直線運動D.做自由落體運動,落向地球

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

10.如圖,有一矩形區(qū)域,水平邊長為S=3m,豎直邊長為h=1m.質(zhì)量均為m、帶電量分別為+q和-q的兩粒子,qm=0.10C/kg.當(dāng)矩形區(qū)域只存在場強大小為E=10N/C、方向豎直向下的勻強電場時,+q由a點沿ab方向以速率v0進入矩形區(qū)域,軌跡如圖.當(dāng)矩形區(qū)域只存在勻強磁場時,-q由c點沿cd方向以同樣的速率v0進入矩形區(qū)域,軌跡如圖.不計重力,已知兩粒子軌跡均恰好通過矩形區(qū)域的幾何中心.則( �。�
A.磁場方向垂直紙面向外
B.兩粒子各自離開矩形區(qū)域時的動能相等
C.由題給數(shù)據(jù),初速度可求
D.由題給數(shù)據(jù),磁感應(yīng)強度可求

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

10.圖甲是用來探究小車質(zhì)量一定時,其加速度和力之間關(guān)系的實驗裝置示意圖,圖乙是該裝置的俯視圖.

(1)本實驗有以下步驟:
A.將一端附有定滑輪的長木板放在水平桌面上,取兩個質(zhì)量相等的小車,放在近似光滑的水平長木板上
B.打開夾子,讓兩個小車同時從靜止開始運動,小車運動一段距離后,關(guān)上夾子,讓兩個小車同時停下來,用刻度尺分別測出兩個小車在這一段時間內(nèi)通過的位移大小
C.分析所得到的兩個小車在相同時間內(nèi)通過的位移大小與小車所受的水平拉力的大小關(guān)系,從而得到質(zhì)量相等的物體運動的加速度與物體所受力的關(guān)系
D.在兩小車的后端分別系上細繩,用一只夾子夾住這兩根細繩
E.在兩小車的前端分別系上細繩,繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤,盤內(nèi)分別放著質(zhì)量不等的砝碼,使砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量.分別用天平測出兩個砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量
對于上述實驗步驟,正確的排列順序是A、E、D、B、C.
(2)若測得砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量分別為m1、m2,對應(yīng)小車的位移大小分別為x1、x2,經(jīng)過多次重復(fù)實驗,在誤差允許的范圍內(nèi)若關(guān)系式m1m2=x1x2總成立,則表明小車的質(zhì)量一定時,其小車的加速度與合力成正比.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

17.如圖所示,點電荷Q固定,虛線是帶電量為q的微粒的運動軌跡,微粒的重力不計,a、b是軌跡上的兩個點,b離Q較近,下列判斷正確的是( �。�
A.Q與q是同種電荷
B.不管Q帶什么性質(zhì)的電荷,a點的場強一定比b點的小
C.微粒通過a、b兩點時,加速度方向都是沿軌跡的切線方向
D.微粒通過a時的速率比通過b時的速率大

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

7.某同學(xué)和你一起探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系,并測彈簧的勁度系數(shù)k,做法是:先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上,然后將最小刻度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè),并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上,當(dāng)彈簧自然下垂時,指針指示的刻度數(shù)值記為L0;彈簧下端掛一個50g的鉤碼時,指針指示的刻度數(shù)值記為L1;彈簧下端掛兩個50g的鉤碼時,指針指示的刻度數(shù)值記為L2…彈簧下端掛七個50g的鉤碼時,指針指示的刻度數(shù)值記為L7
(1)下表記錄的是該同學(xué)已測出的6個值,其中有兩個數(shù)值在記錄時有誤,它們的代表符號分別是L5和L6
測量記錄表:
代表符號L0L1L2L3L4L5L6L7
刻度數(shù)值/cm1.703.405.106.858.6010.312.114.05
(2)實驗中,L3和L7兩個值還沒有測定,請你根據(jù)下圖將這兩個測量值填入記錄表中.
(3)為充分利用測量數(shù)據(jù),該同學(xué)將所測得的數(shù)值按如下方法逐一求差,分別計算出了三個差值:d1=L4-L0=6.90cm,d2=L5-L1=6.90cm,d3=L6-L2=7.00cm.請你給出第四個差值d4=L7-L3=7.20cm
(4)根據(jù)以上差值,可以求出每增加50g鉤碼彈簧的平均伸長量△L.△L用d1、d2、d3、d4表示的式子為△L=ga5q6xl1+dr5digx2+wdl1rbx3+gm3g2zf44×4,代入數(shù)據(jù)解得△L=1.75cm.
(5)計算彈簧的勁度系數(shù)k=28N/m.

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14.在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系,并測定彈簧的勁度系數(shù)”的實驗中,實驗裝置如圖1所示.所用的每個鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了向右恒定的拉力.實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度,再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端,每次測出相應(yīng)的彈簧總長度.

(1)有一個同學(xué)通過以上實驗測量后把6組數(shù)據(jù)描點在坐標(biāo)圖中(如圖2),請作出F-L圖象.
(2)由此圖象可得出該彈簧的原長L0=5cm,勁度系數(shù)k=0N/m.
(3)試根據(jù)以上該同學(xué)的實驗情況,請你幫助他設(shè)計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格(不必填寫其實驗測得的具體數(shù)據(jù)).
(4)該同學(xué)實驗時,把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較.
優(yōu)點在于:避免彈簧自身所受重力對實驗的影響.
缺點在于:彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗的誤差.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.圖中的實驗表示電場線,虛線表示只受電場力作用的帶電粒子的運動軌跡.粒子先經(jīng)過M點,再經(jīng)過N點,則可以判定( �。�
A.M點的電勢低于N點的電勢
B.粒子在M點的電勢能小于N點的電勢能
C.粒子在M點的加速度大于在N點的加速度
D.粒子在M點的速度小于在N點的速度

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12.庫侖定律的適用范圍是( �。�
A.真空中兩個帶電球體間的相互作用
B.真空中任意帶電體間的相互作用
C.真空中兩個點電荷間的相互作用
D.真空中兩個電荷量足夠小的帶電體間的相互作用

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同步練習(xí)冊答案
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