精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情
(2009?安徽模擬)如圖所示,電路A、B 兩點分別接恒壓電源的正負極,滑動變阻器R的最大阻值為3R0,ab=bc=cd,電壓表的內阻RV的阻值為2R0,水平放置的平行金屬板長為L,極板間距為d,且d=
L2
,極板間電場均勻分布.現有一個質量為m、帶電量為q的粒子以大小為v0的初速度從下極板邊緣飛人勻強電場,當滑動變阻器的滑片P處于a點時,粒子恰好從上極板邊緣水平飛出,粒子重力不計.
( 1 )求粒子的帶電性質及初速度v0 與水平極板間的夾角θ;
( 2 )求恒壓電源的電壓U;
( 3 )若保持v0大小不變但方向改變,使得帶點粒子恰能沿極板中央軸線水平飛出,這時電壓表的示數為多大?滑片P大致的位置在哪里?
分析:(1)帶電粒子斜射入電場中做類斜拋運動,恰好從上極板邊緣水平飛出,其逆過程是類平拋運動,根據軌跡彎曲方向判斷電場力方向,即可知道帶電粒子的電性.帶電粒子水平方向做勻速直線運動,豎直方向做勻減速運動,根據兩個分運動時間相等列式,可以求解v0與水平極板間的夾角θ;
(2)豎直方向帶電粒子偏轉距離y等于d,加速度為a=
qU
md
,由y=
1
2
at2
,求出電源的電壓U;
(3)改變v0方向,使得帶點粒子恰能沿極板中央軸線水平飛出,粒子偏轉距離y=
d
2
,根據兩個分運動時間相等,列式求出tanθ′,根據上題的結論,求出板間電壓U′,根據電阻定律分析滑片p的位置.
解答:解:(1)粒子向下偏轉,說明所受的電場力向下,電場方向向下,故該粒子帶正電.
帶電粒子水平方向做勻速直線運動,豎直方向做勻減速運動,根據兩個分運動時間相等,則有
水平方向:t=
L
v0cosθ
  
豎直方向:t=
d
v0sinθ+0
2

則得:t=
L
v0cosθ
=
2d
v0sinθ

解得:tanθ=
2d
L
=1,故θ=45° 
(2)豎直方向上有:y=
1
2
at2=
1
2
?
Uq
dm
?(
L
v0cosθ
)
2
=
UqL2
dmv02

因y=d,得電源的電壓為:U=
d2mv02
qL2
=
mv02
4q

(3)y=
d
2
,由分運動時間相等得:t=
L
v0cosθ′
=
d
v0sinθ′

解得:tanθ′=
1
2

由數學知識得:cosθ′=
4
5
,
相應的伏特表讀數 U′=
mv02
5q
=
4
5
U

由分壓關系知滑片P應處于ab之間,滑動變阻器滑片P以下部分電阻為Rx≈2.7R0
答:(1)粒子粒子帶正電,v0與水平極板間的夾角θ為45°.
(2)恒壓電源的電壓U為
mv02
4q

(3)伏特表的讀數為
4
5
U
,滑片P應處于ab之間,滑動變阻器滑片P以下部分電阻為Rx≈2.7R0
點評:本題是帶電粒子在電場中偏轉問題,運用運動的分解法研究,可以將粒子的運動逆過來看是類平拋運動,更容易理解.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2009?安徽模擬)(1)在一次課外活動中,某同學用如圖(a)所示的裝置測量放在水平光滑桌面上鐵塊A與金屬板B之間的動摩擦因數,已知鐵塊A的質量mA=1kg,金屬板B的質量mB=0.5kg,用水平力F向左拉金屬板B,使其向左運動,彈簧秤示數的放大情況如圖所示,則A、B間的摩擦力Ff=
2.50
2.50
N,A、B間的動摩擦因數μ=
0.25
0.25
(g取10m/s2).
(2)該同學還設計性地將紙帶連接在金屬板B的后面,通過打點計時器連續(xù)打下一些計時點,取時間間隔為0.1s的幾點,測量后結果如圖(b)所示,則金屬板被拉動的加速度a=
2.00
2.00
m/s2,由此可知水平力F=
3.50
3.50
N.( 結果保留三位有效數字)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2009?安徽模擬)如圖所示,豎直放置在水平面上的輕質彈簧上疊放著兩物塊A、B,兩者的質量均為2kg,它們處于靜止狀態(tài).若突然將一個大小為10N、方向豎直向下的力施加在物體A上,則此瞬間A對B的壓力大小為:(g=10m/s2)( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2009?安徽模擬)如圖所示,a、b是兩個位于兩個固定斜面上的完全相同的正方形物塊,它們在水平方向的外力F的作用下處于靜止狀態(tài).已知a、b與斜面的接觸面都是光滑的,則下列說法正確的是(  )

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2009?安徽模擬)在有“科學奧斯卡”之稱的美國《科學》雜志2003年度世界科技大突破評選中,wulixue 中的“證明宇宙是由暗物質和暗能量‘主宰’”的觀點名列榜首,成為當今科技突破中的頭號熱點.世界科技的發(fā)展顯示,暗物質、暗能量正成為天體物理學研究的重點.宇宙的暗物質是不能直接觀測到的東西,存在的依據來自于螺旋轉的星系和星團,這些星系和星團以自身為中心高速旋轉而沒有分散開去,僅靠自身質量產生的引力遠不足以把它們集合在一起的,一定存在暗物質,它的吸引力足以把這些旋轉的星系牢牢抓住,根據對某一雙星系統(tǒng)的光學測量確定該雙星系統(tǒng)中每一個星體的質量都是M,兩者相距L(L遠大于星體的直徑),它們正圍繞兩者連線的中點做圓周運動.
(1)若沒有其他物質存在,試推斷該雙星系統(tǒng)的運動周期T.
(2)若試驗上觀測到的運動周期為T’,且T’:T=1:
(N>1),為了解釋觀測周期T’和(3)中理論上推算的雙星運動的周期T不同,目前有一種理論認為,在宇宙中可能存在一種用望遠鏡也觀測不到的暗物質,作為一種簡化模型,我們假定在以這兩個星體連線為直徑的球體內均勻分布著這種暗物質,而不考慮其他暗物質的影響,試根據這一模型和上述觀測結果確定該星系間這種暗物質的密度.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2009?安徽模擬)圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時間的變化關系.若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻,則經過1min的時間,兩電阻消耗的電功W:W之比為(  )

查看答案和解析>>

同步練習冊答案