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题型:简答题
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简答题

如图,一水平放置的平行板电容量的两极板间距为d=15cm,极板间有恒定电压,上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计).在小孔正上方距上板h=10cm处的P点,一质量为m=3×10-6kg,带电量q=-2.5×10-8C的油滴自P点自由下落,经过小孔进入电容器,到达N板处(未与极板接触)速度恰为零,问(g=10m/s2):

(1)M、N两板哪个极板电势高?其间电场强度是多大?

(2)若将N板向上平移5cm,求从P点自由下落的相同油滴在电场中与M板的最大距离.

正确答案

解:(1)由题设条件知,负电荷在电场中受到的电场力向上,所以电场线的方向向下,上极板M的电势高;电场力做功等于重力做功的大小,得:

mg•(h+d)-qdE=0

所以:

代入数据,得:E=2000V/m

(2)将N板向上平移5cm,设从P点自由下落的相同油滴在电场中与M板的最大距离为x,则:

mg•(h+x)-qxE′=0

代入数据得:cm

答:(1)M极板电势高;其间电场强度是2000V/m;

(2)若将N板向上平移5cm,从P点自由下落的相同油滴在电场中与M板的最大距离是cm.

解析

解:(1)由题设条件知,负电荷在电场中受到的电场力向上,所以电场线的方向向下,上极板M的电势高;电场力做功等于重力做功的大小,得:

mg•(h+d)-qdE=0

所以:

代入数据,得:E=2000V/m

(2)将N板向上平移5cm,设从P点自由下落的相同油滴在电场中与M板的最大距离为x,则:

mg•(h+x)-qxE′=0

代入数据得:cm

答:(1)M极板电势高;其间电场强度是2000V/m;

(2)若将N板向上平移5cm,从P点自由下落的相同油滴在电场中与M板的最大距离是cm.

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题型:简答题
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简答题

如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间的距离d=40cm.电源电动势E=24V,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω.闭合开关S,待电路稳定后,在两板之间形成匀强电场.在A板上有一个小孔k,一个带电荷量为q=+1×10-2C、质量为m=2×10-2kg的粒子P由A板上方高h=10cm处的O点自由下落,从k孔进入电场并打在B板上k′点处.当P粒子进入电场时,另一个与P相同的粒子Q恰好从两板正中央O′点水平飞人.那么,滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,粒子Q与P恰好同时打在k‘处.此时,电源的输出功率是多大?(粒子间的作用力及空气阻力均忽略不计,取g=10m/s2

正确答案

解:根据动能定理可得P粒子进入电场时的速度为:==m/s

设P、Q在电场中运动的加速度为a,运动到打在k‘点的时间为t,则:

对P:d=

对Q:

联立解得:s,a=20m/s2

对粒子由牛顿第二定律可得:mg+q=ma

所以,滑动变阻器两端的电压为:

由闭合电路欧姆定律可得通过滑动变阻器的电流为:

所以,滑动变阻器接入电路的阻值为:Ω

电源的输出功率为:P=I2(R+R')=12×(15+8)=23W

答:电源的输出功率为23W.

解析

解:根据动能定理可得P粒子进入电场时的速度为:==m/s

设P、Q在电场中运动的加速度为a,运动到打在k‘点的时间为t,则:

对P:d=

对Q:

联立解得:s,a=20m/s2

对粒子由牛顿第二定律可得:mg+q=ma

所以,滑动变阻器两端的电压为:

由闭合电路欧姆定律可得通过滑动变阻器的电流为:

所以,滑动变阻器接入电路的阻值为:Ω

电源的输出功率为:P=I2(R+R')=12×(15+8)=23W

答:电源的输出功率为23W.

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题型:简答题
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简答题

电视机中显像管(抽成真空玻璃管)的成像原理主要是靠电子枪产生高速电子束,并在变化的磁场作用下发生偏转,打在荧光屏不同位置上发出荧光而形成像.显像管的原理示意图(俯视图)如图甲所示,在电子枪右侧的偏转线圈可以产生使电子束沿纸面发生偏转的磁场,偏转的磁场可简化为由通电螺线管产生的与纸面垂直的磁场,该磁场分布的区域为圆形(如图乙所示),其磁感应强度B=μNI,式中μ为磁常量,N为螺线管线圈的匝数,I为线圈中电流的大小.由于电子的速度极大,同一电子穿过磁场过程中可认为磁场没有变化,是稳定的匀强磁场.已知电子质量为m,电荷量为e,电子枪加速电压为U,磁常量为μ,螺线管线圈的匝数N,偏转磁场区域的半径为r,其圆心为O点.当没有磁场时,电子束通过O点,打在荧光屏正中的M点,O点到荧光屏中心的距离OM=L.若电子被加速前的初速度和所受的重力、电子间的相互作用力以及地磁场对电子束的影响均可忽略不计,不考虑相对论效应及磁场变化所激发的电场对电子束的作用.

(1)求电子束经偏转磁场后打到荧光屏上P点时的速率;

(2)若电子束经偏转磁场后速度的偏转角θ=60°,求此种情况下电子穿过磁场时,螺线管线圈中电流I0的大小;

(3)当线圈中通入如图丙所示的电流,其最大值为第(2)问中电流的0.5倍.求电子束打在荧光屏上发光所形成“亮线”的长度.

正确答案

解:(1)设经过电子枪加速电场加速后,电子的速度大小为v.

根据动能定理有:eU=mv2

解得:v=

(2)设电子在磁场中做圆运动的半径为R,运动轨迹如答图5所示.

根据几何关系有:tan=

洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律有:evB=

由题知B=μNI0

解得:

(3)设线圈中电流为0.5I0时,偏转角为θ1,此时电子在屏幕上落点距M点最远.  

此时磁感应强度

QUOTE轨迹圆半径

tan

电子在屏幕上落点距M点最远距离y=Ltanθ1=

亮线长度Y=2y= 

答:(1)电子束经偏转磁场后打到荧光屏上P点时的速率

(2)此种情况下电子穿过磁场时,螺线管线圈中电流I0的大小

(3)电子束打在荧光屏上发光所形成“亮线”的长度亮线长度

解析

解:(1)设经过电子枪加速电场加速后,电子的速度大小为v.

根据动能定理有:eU=mv2

解得:v=

(2)设电子在磁场中做圆运动的半径为R,运动轨迹如答图5所示.

根据几何关系有:tan=

洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律有:evB=

由题知B=μNI0

解得:

(3)设线圈中电流为0.5I0时,偏转角为θ1,此时电子在屏幕上落点距M点最远.  

此时磁感应强度

QUOTE轨迹圆半径

tan

电子在屏幕上落点距M点最远距离y=Ltanθ1=

亮线长度Y=2y= 

答:(1)电子束经偏转磁场后打到荧光屏上P点时的速率

(2)此种情况下电子穿过磁场时,螺线管线圈中电流I0的大小

(3)电子束打在荧光屏上发光所形成“亮线”的长度亮线长度

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题型: 单选题
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单选题

一个质子和一个α粒子分别垂直于电场方向进入同一平行板电容器的匀强电场,结果发现它们在电场中的运动轨迹完全相同,则(  )

A它们是以相同的速度射入的

B它们是以相同的动能射入的

C它们是以相同的动量射入的

D它们是经同一加速电场加速后进入的

正确答案

D

解析

解:粒子在电场中做类平抛运动,由运动的侧位移y=、加速度 、运动的时间

则有侧位移为=,因此它们是经同一加速电场加速后进入的,故D正确,ABC错误;

故选D

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在水平向右的匀强电场中,用长为L的绝缘细绳将一个质量为m带电荷量为q的带电小球悬挂于O点,平衡时,小球位于B点,此时绳与竖直方向的夹角为θ(θ<45°).已知重力加速度为g.求:

(1)小球的电性以及匀强电场的电场强度E;

(2)小球静止在B点时受到绳的拉力大小;

(3)若将小球从C点由静止释放则小球能够获得最大速度为多少.

正确答案

解:(1)、(2)在B点小球受力平衡,其受力情况如图所示.可知电场力方向与电场强度方向相同,所以小球带正电荷.

根据平衡条件得:Fcosθ=mg,Fsinθ=qE.

解得:电场强度为 E=,绳的拉力大小为 F=

(3)根据单摆模型进行类比可知,当小球沿圆周切线上的合力为零,速度最大,即到达B点时速度最大,设最大速度为v.

从A到B过程,根据动能定理得:

  mgLcosθ-qEL(1-sinθ)=

联立解得:v=

答:

(1)小球的电性是正电,匀强电场的电场强度E为

(2)小球静止在B点时受到绳的拉力大小是为

(3)若将小球从C点由静止释放则小球能够获得最大速度为

解析

解:(1)、(2)在B点小球受力平衡,其受力情况如图所示.可知电场力方向与电场强度方向相同,所以小球带正电荷.

根据平衡条件得:Fcosθ=mg,Fsinθ=qE.

解得:电场强度为 E=,绳的拉力大小为 F=

(3)根据单摆模型进行类比可知,当小球沿圆周切线上的合力为零,速度最大,即到达B点时速度最大,设最大速度为v.

从A到B过程,根据动能定理得:

  mgLcosθ-qEL(1-sinθ)=

联立解得:v=

答:

(1)小球的电性是正电,匀强电场的电场强度E为

(2)小球静止在B点时受到绳的拉力大小是为

(3)若将小球从C点由静止释放则小球能够获得最大速度为

下一知识点 : 带电粒子在电场中的偏转
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