如圖所示,由電源、定值電阻R和滑動(dòng)變阻器R構(gòu)成一閉合電路,一粒子加速槍并接在R兩端,在加速槍口O正上方r處的A點(diǎn)真空區(qū)域有一固定的點(diǎn)電荷,帶電量為+Q.現(xiàn)有質(zhì)量和帶電量均不同的兩種帶負(fù)電靜止粒子,從加速槍的左端加速后從O點(diǎn)進(jìn)入+Q場(chǎng)區(qū)域,粒子射入槍口時(shí)速度方向垂直于AO連線.
(1)試證明若加速電壓U滿足一定條件,兩種粒子在+Q場(chǎng)區(qū)域都能做勻速圓周運(yùn)動(dòng).(不計(jì)粒子的重力)
(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭在某位置時(shí),射出的帶電粒子恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng),若將P向左移動(dòng)一小段距離后,該種粒子從加速槍中射出后的運(yùn)軌跡變成什么形狀?它的周期比圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)還是短?(只寫(xiě)明最后結(jié)論)

【答案】分析:(1)帶電粒子在電場(chǎng)中被加速,由動(dòng)能定理可求出加速獲得的速度;當(dāng)進(jìn)入點(diǎn)電荷電場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由電場(chǎng)力提供向心力,則由牛頓第二定律列出表達(dá)式,從而求出加速電壓滿足的條件,因此得以證明.
(2)若將P向左移動(dòng)一小段距離后,加速槍的電壓減小,粒子加速獲得的速度減小,粒子將做橢圓運(yùn)動(dòng),周期變短.
解答:解:(1)設(shè)帶電粒子電量為q,質(zhì)量為m,射出速度為v.
由動(dòng)能定理:
在庫(kù)侖力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由向心力公式:
解得
由U滿足條件看出:U與帶電粒子q、m均無(wú)關(guān).故兩種粒子在+Q場(chǎng)區(qū)域都能做勻速圓周運(yùn)動(dòng).
(2)若將P向左移動(dòng)一小段距離后,加速槍的電壓減小,粒子加速獲得的速度減小,粒子將做橢圓運(yùn)動(dòng),周期變短.
點(diǎn)評(píng):此題考查動(dòng)能定理、庫(kù)侖定律、牛頓第二定律等規(guī)律,并涉及到向心力公式.特別關(guān)注電場(chǎng)力提供向心力,此處的電場(chǎng)力不做功,只改變帶電粒子的速度方向.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,由電源、定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R構(gòu)成一閉合電路,一粒子加速槍并接在R0兩端,在加速槍口O正上方r處的A點(diǎn)真空區(qū)域有一固定的點(diǎn)電荷,帶電量為+Q.現(xiàn)有質(zhì)量和帶電量均不同的兩種帶負(fù)電靜止粒子,從加速槍的左端加速后從O點(diǎn)進(jìn)入+Q場(chǎng)區(qū)域,粒子射入槍口時(shí)速度方向垂直于AO連線.
(1)試證明若加速電壓U滿足一定條件,兩種粒子在+Q場(chǎng)區(qū)域都能做勻速圓周運(yùn)動(dòng).(不計(jì)粒子的重力)
(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭在某位置時(shí),射出的帶電粒子恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng),若將P向左移動(dòng)一小段距離后,該種粒子從加速槍中射出后的運(yùn)軌跡變成什么形狀?它的周期比圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)還是短?(只寫(xiě)明最后結(jié)論)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,由電源、定值電阻和滑動(dòng)變阻器構(gòu)成一閉合電路,一粒子加速槍并接在兩端,在加速槍口正上方處的點(diǎn)真空區(qū)域有一固定的點(diǎn)電荷,帶電量為,F(xiàn)有質(zhì)量和帶電量均不同的兩種帶負(fù)電靜止粒子,從加速槍的左端加速后從點(diǎn)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)域,粒子射入槍口時(shí)速度方向垂直于連線。

(1)試證明若加速電壓滿足一定條件,兩種粒子在場(chǎng)區(qū)域都能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(不計(jì)粒子的重力)

(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭在某位置時(shí),射出的帶電粒子恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng),若將向左移動(dòng)一小段距離后,該種粒子從加速槍中射出后的運(yùn)軌跡變成什么形狀?它的周期比圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)還是短?(只寫(xiě)明最后結(jié)論)

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,由電源、定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R構(gòu)成一閉合電路,一粒子加速槍并接在R0兩端,在加速槍口O正上方r處的A點(diǎn)真空區(qū)域有一固定的點(diǎn)電荷,帶電量為+Q.現(xiàn)有質(zhì)量和帶電量均不同的兩種帶負(fù)電靜止粒子,從加速槍的左端加速后從O點(diǎn)進(jìn)入+Q場(chǎng)區(qū)域,粒子射入槍口時(shí)速度方向垂直于AO連線.
(1)試證明若加速電壓U滿足一定條件,兩種粒子在+Q場(chǎng)區(qū)域都能做勻速圓周運(yùn)動(dòng).(不計(jì)粒子的重力)
(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭在某位置時(shí),射出的帶電粒子恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng),若將P向左移動(dòng)一小段距離后,該種粒子從加速槍中射出后的運(yùn)軌跡變成什么形狀?它的周期比圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)還是短?(只寫(xiě)明最后結(jié)論)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,由電源、定值電阻和滑動(dòng)變阻器構(gòu)成一閉合電路,一粒子加速槍并接在兩端,在加速槍口正上方處的點(diǎn)真空區(qū)域有一固定的點(diǎn)電荷,帶電量為,F(xiàn)有質(zhì)量和帶電量均不同的兩種帶負(fù)電靜止粒子,從加速槍的左端加速后從點(diǎn)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)域,粒子射入槍口時(shí)速度方向垂直于連線。

(1)試證明若加速電壓滿足一定條件,兩種粒子在場(chǎng)區(qū)域都能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(不計(jì)粒子的重力)

   (2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭在某位置時(shí),射出的帶電粒子恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng),若將向左移動(dòng)一小段距離后,該種粒子從加速槍中射出后的運(yùn)軌跡變成什么形狀?它的周期比圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)還是短?(只寫(xiě)明最后結(jié)論)

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