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题型:简答题
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简答题

一个金属电阻R的阻值在一定范围内随温度呈线性变化,如图甲所示.将该电阻接入如图乙所示电路,图中R0为定值电阻,C为平行板电容器,极板长度为l,极板间距为d,极板的右侧距极板L处有一荧光屏.现让一束电子(质量为m,电量为e)以速度v0平行于极板沿中线进入电容器,若所有电子均能从右侧穿出,则当R的温度在t1-t2之间变化时,电子束在荧光屏上扫描的范围如何?(电源电动势为E,内阻不计)

正确答案

设极板间电压为U,则U=•E

电子从极板间飞出时的速度偏角设为α,偏移量设为y,则电子打到荧光屏上的位置P到O的距离为y´

y=at2

l=v0t

a=

所以y=

tanα=

vy=at

所以tanα=

所以y′=y+Ltanα=(+L)

t=t1时,U1=

y1=(+L)

t=t2时,U2=

y2=(+L)

所以电子束在荧光屏上扫描的范围是:

=y1-y2=(+L)

答:当R的温度在t1-t2之间变化时,电子束在荧光屏上扫描的范围为(+L).

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简答题

某一电子由静止经U1=500V的加速电压加速后,沿两极板中心线垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示.若两板间距d=1Ocm,板长L=5cm,在两个极板上加电压U2=400V,(电子电量e=1.6×10-19c,电子质量m=0.9×10-30kg)

求(1)电子经U1加速后的速度v0

(2)电子从右端射出时在垂直极板方向的偏移量y.

正确答案

(1)由动能定理eU1=mv02v0==×107m/s

故电子经U1加速后的速度v0=×107m/s.

(2)由F=maF=eEE=得加速度a=

时间t= 偏移量y=at2=

代入数值得y=5×10-3m

故电子从右端射出时在垂直极板方向的偏移量y=5×10-3m.

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简答题

一质量为4.0×10-15kg、电量为2.0×10-9C的带正电质点,以4.0×104m/s的速度垂直于电场方向从a点进入匀强电场区域,并从b点离开电场区域.离开电场时的速度为5.0×104m/s.由此求电场中a、b两点间的电势差Uab和带电质点离开电场时速度在电场方向的分量(不考虑重力作用).

正确答案

粒子从a点进入匀强电场区域,从b点离开电场区域的过程只有电场力做功,

根据动能定理得:qUab=mv2-mv02解得:Uab=m(v2-v02)=900V

粒子穿过电场时做类平抛运动,与初速度同向的方向上粒子做匀速直线运动和竖直方向上初速度为零的匀加速直线运动;

粒子做类平抛运动速度的矢量三角形如图所示:

得:vy==104m/s=3×104m/s

答:电场中a、b两点间的电势差9.0×102V和带电质点离开电场时速度在电场方向的分量为3×104m/s

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简答题

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作周期性变化,其正向电压为U0,反向电压为-kU0(k>1),电压变化的周期为2r,如图乙所示.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.若整个运动过程中,电子未碰到极板A,且不考虑重力作用.

(1)若k=,电子在0-2r时间内不能到达极板A,求d应满足的条件;

(2)若电子在0~200t时间内未碰到极板B,求此运动过程中电子速度v随时间t变化的关系;

(3)若电子在第N个周期内的位移为零,求k的值.

正确答案

(1)电子在0~τ时间内做匀加速运动

加速度的大小:a1=…①

位移:x1=a1τ2…②

在τ~2τ时间内先做匀减速运动,后反向做匀加速运动

加速度的大小:a2=…③

初速度的大小:v1=a1τ…④

匀减速运动阶段的位移:x2=…⑤

依据题意:d>x1+x2

解得:d>…⑥

(2)在2nτ~(2n+1)τ 时间内,(n=0,1,2,3…99)

速度增量△v1=a1τ…⑦

在(2n+1)τ~2(n+1)τ(n=0,1,2,…99)时间内

加速度大小:a′2=

速度增量:△v2=-a′2τ…⑧

(a)当0≤t-2nτ<τ时

电子的运动速度:v=n△v1+n△v2+a1(t-2nτ)…⑨

解得:v=【t-(k+1)nτ】,(n=0,1,2,3…99)…⑩

(b)当0≤t-(2n+1)τ<τ时

电子运动的速度:v=(n+1)△v1+n△v2-a′2【t-(2n+1)τ】…(11)

解得:v=【(n+1)(k+1)τ-kτ】,(n=0,1,2,3…99)…(12)

(3)电子在2(N-1)τ~(2N-1)τ时间内的位移:x2N-1=v2N-2τ+a1τ2

电子在(2N-1)τ~2Nτ时间内的位移:x2N=v2N-1τ+a′2τ2

由⑩式可知:v2N-2=(N-1)(1-k)τ

由(12)式可知:v2N-1=(N-Nk+k)τ

依据题意:x2N-1+x2N=0

解得:k=

答:(1)d应满足的条件是d>

(2)(a)当0≤t-2nτ<τ时

v=【t-(k+1)nτ】,(n=0,1,2,3…99)

(b)当0≤t-(2n+1)τ<τ时,v=【(n+1)(k+1)τ-kτ】,(n=0,1,2,3…99)

(3)若电子在第N个周期内的位移为零,则 k=

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简答题

如图所示,在y>0的空间中,存在沿y轴正方向的匀强电场E;在y<0的空间中,存在沿y轴负方向的匀强电场,场强大小也为E,一电子(-e,m)在y轴上的P(0,d)点以沿x轴正方向的初速度v0开始运动,不计电子重力,求:

(1)电子第一次经过x轴的坐标值;

(2)请在图上画出电子在一个周期内的大致运动轨迹;

(3)电子在y方向上分别运动的周期;

(4)电子运动的轨迹与x轴的各个交点中,任意两个相邻交点间的距离.

正确答案

(1)在y>0空间中,沿x轴正方向以v0的速度做匀速直线运动,沿y轴负方向做匀加速直线运动,设其加速度大小为a,则

a=

d=at12

x1=v0t1

解得:t1=,x1=v0

因此电子第一次经过x轴的坐标值为(v0,0)

(2)电子轨迹如图所示.

在y<0空间中,沿x轴正方向仍以v0的速度做匀速直线运动,沿y轴负方向做匀减速直线运动,设其加速度大小也为a,由对称性可知:

电子在y轴方向速度减小为零时的时间t2=t1=

电子沿x轴方向移动的距离为x2=x1=v0

(3)电子在y轴方向的运动周期为T=2(t1+t2)=4

(4)电子运动轨迹在x轴上的任意两个相邻交点间的距离为

s=2x1=2v0

答:(1)电子第一次经过x轴的交点为(v0,0);(2)轨迹如上图;(3)周期T为4;(4)任意相临两交点的距离为2v0

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