如圖甲所示,A、B為兩塊靠得很近的平行金屬板,板中央均有小孔.一束電子以初動(dòng)能Ek = 120eV,從A板上的小孔O不斷垂直于板射入A、B之間,在B板右側(cè),平行金屬板的板長L = 2×10-2m,板間距離d = 4×10-3m,兩板上所加電壓為U2 = 20V.現(xiàn)在在A、B兩板上加一個(gè)如圖乙所示的變化電壓U1,在t = 0到t = 2s時(shí)間內(nèi),A板電勢高于B板,則在U1隨時(shí)間變化的第一個(gè)周期內(nèi):
⑴ 電子在哪段時(shí)間內(nèi)可以從B板小孔射出?
⑵ 在哪段時(shí)間內(nèi),電子能從偏轉(zhuǎn)電場右側(cè)飛出?(由于A、B兩板距離很近,可以認(rèn)為電子穿過A、B板間所用時(shí)間很短,可以不計(jì)電壓變化)
(1)0~0.6s及1.4s~4s.(2)2.65s – 3.35s。
解析試題分析:⑴ 能射出B板,要求電子達(dá)到B板時(shí)速度大于或等于零,
由動(dòng)能定理得– eU1 =" 0" – mv02/2,
又Ek = mv02/2,
所以U1 = 120V;
AB兩板所加電壓在0~1s區(qū)間里 有U = 200t,故U1=200t1,得t1 = 0.6s.由電壓圖象的對稱性,另一對應(yīng)時(shí)刻t2 = 1.4s.在下半周期,電場力做正功電子均能射出,
所以能射出的時(shí)間段為0~0.6s及1.4s~4s.
⑵ 設(shè)電子從偏轉(zhuǎn)電場中垂直射入時(shí)速度為v0,那么側(cè)移量
y = (1/2)(eU2/md)(L/v0)2 = eU2L2/4dEk′,
y ≤ d/2 才能射出所以
eU2L2/4dEk′ ≤d/2,
Ek′ ≥ 250eV.
又Ek′ + eU1 + Ek = eU1 + 120eV,所以120 eV + eU1 ≥250eV,U1 ≥ 130V;
又因t1 =" (130/200" + 2)s = 2.65s、t2 =" (4" – 130/200)s = 3.35s,所以在2.65s – 3.35s內(nèi)有電子從偏轉(zhuǎn)電場右側(cè)飛出.
考點(diǎn):帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng);動(dòng)能定理。
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科目:高中物理 來源: 題型:單選題
(14分)一段凹槽B放置在水平面上,槽與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,槽的內(nèi)表面光滑,在內(nèi)表面上有一小球A靠左側(cè)壁放置,此時(shí)小球A與槽的右側(cè)壁相距為l,如圖所示.A、B的質(zhì)量均為m.現(xiàn)對槽B施加一個(gè)大小等于2mg(g為重力加速度)、方向水平向右的推力F,使B和A一起開始向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)槽B運(yùn)動(dòng)的距離為d時(shí),立刻將推力撤去,此后A和B發(fā)生相對運(yùn)動(dòng),再經(jīng)一段時(shí)間球A與槽的右側(cè)壁發(fā)生碰撞,碰后A和B立刻連在一起運(yùn)動(dòng).
(1)求撤去推力瞬間槽B的速度v的大。
(2)若A碰到槽的右側(cè)壁時(shí),槽已停下,求碰后槽B在水平面上繼續(xù)滑行的距離s.
(3)A碰到槽的右側(cè)壁時(shí),槽可能已停下,也可能未停下,試討論球A相對于槽從左側(cè)壁運(yùn)動(dòng)至右側(cè)壁所經(jīng)過的時(shí)間t與l和d的關(guān)系.
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
如圖所示,固定斜面傾角為θ,整個(gè)斜面分為AB、BC兩段,且2AB=BC。小物塊P(可視為質(zhì)點(diǎn))與AB、BC兩段斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為、。已知P由靜止開始從A點(diǎn)釋放,恰好能滑動(dòng)到C點(diǎn)而停下,則=_______。
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,傾角為45°的光滑斜面AB與豎直的光滑半圓軌道在B點(diǎn)平滑連接,半圓軌道半徑R=0.40m,一質(zhì)量m=1.0kg的小物塊在A點(diǎn)由靜止沿斜面滑下,已知物塊經(jīng)過半圓軌道最高點(diǎn)C時(shí)對軌道的壓力恰好等于零,物塊離開半圓形軌道后落在斜面上的點(diǎn)為D(D點(diǎn)在圖中沒有標(biāo)出)。g取10m/s2。求:A點(diǎn)距水平面的高度h。
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,一質(zhì)量為m的物塊從光滑斜面頂端的A點(diǎn)由靜止開始下滑,A點(diǎn)到水平地面BC的高度H=2m,通過水平地面BC(BC=2m)后滑上半徑為R=1m的光滑1/4圓弧面CD,上升到D點(diǎn)正上方0.6m(圖中未畫出最高點(diǎn))后又再落下。(設(shè)各軌道連接處均平滑且物塊經(jīng)過時(shí)無能量損失, g取10 m/s2)。求:
(1)物塊第一次到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度vB;
(2)物塊第一次從B到C克服阻力所做的功;
(3)物塊最終停在距B點(diǎn)右側(cè)多遠(yuǎn)處?
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(15分)如圖所示,光滑絕緣水平桌面上的A、B、C三點(diǎn)是等腰直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn),AD為三角形的高,∠BAC=90°,BC=0.8m,空間存在方向與BC平行的勻強(qiáng)電場.將質(zhì)量為、電荷量為的小球由A點(diǎn)移到B點(diǎn),電勢能增加.求:
(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小;
(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB;
(3)將小球從B處靜止釋放,運(yùn)動(dòng)到C處時(shí)的動(dòng)能.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
為了研究過山車的原理,某興趣小組提出了下列設(shè)想:取一個(gè)與水平方向夾角為37°、長為l = 2.0m的粗糙傾斜軌道AB,通過水平軌道BC與豎直圓軌道相連,出口為水平軌道DE,整個(gè)軌道除AB段以外都是光滑的。其AB與BC軌道以微小圓弧相接,如圖所示.一個(gè)小物塊以初速度v0=4.0m/s從某一高處水平拋出,到A點(diǎn)時(shí)速度方向恰好沿AB方向,并沿傾斜軌道滑下.已知物塊與傾斜軌道的動(dòng)摩擦因數(shù) μ = 0.50.(g=10m/s2、sin37°= 0.60、cos37° =0.80)
⑴求小物塊到達(dá)A點(diǎn)時(shí)速度。
⑵要使小物塊不離開軌道,并從軌道DE滑出,求豎直圓弧軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件?
⑶為了讓小物塊不離開軌道,并且能夠滑回傾斜軌道AB,則豎直圓軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件?
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
如圖甲所示,水平加速電場的加速電壓為U0,在它的右側(cè)有由水平正對放置的平行金屬板a、b構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電場,已知偏轉(zhuǎn)電場的板長L="0.10" m,板間距離d=5.0×10-2m,兩板間接有如圖15乙所示的隨時(shí)間變化的電壓U,且a板電勢高于b板電勢。在金屬板右側(cè)存在有界的勻強(qiáng)磁場,磁場的左邊界為與金屬板右側(cè)重合的豎直平面MN,MN右側(cè)的磁場范圍足夠大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5.0×10-3T,方向與偏轉(zhuǎn)電場正交向里(垂直紙面向里)。質(zhì)量和電荷量都相同的帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)過電壓U0=50V的加速電場后,連續(xù)沿兩金屬板間的中線OO′方向射入偏轉(zhuǎn)電場中,中線OO′與磁場邊界MN垂直。已知帶電粒子的比荷=1.0×108C/kg,不計(jì)粒子所受的重力和粒子間的相互作用力,忽略偏轉(zhuǎn)電場兩板間電場的邊緣效應(yīng),在每個(gè)粒子通過偏轉(zhuǎn)電場區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi),偏轉(zhuǎn)電場可視作恒定不變。
(1)求t=0時(shí)刻射入偏轉(zhuǎn)電場的粒子在磁場邊界上的入射點(diǎn)和出射點(diǎn)間的距離;
(2)求粒子進(jìn)入磁場時(shí)的最大速度;
(3)對于所有進(jìn)入磁場中的粒子,如果要增大粒子在磁場邊界上的入射點(diǎn)和出射點(diǎn)間的距離,應(yīng)該采取哪些措施?試從理論上推理說明。
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
下圖所示為對光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子進(jìn)行比荷(電荷量e與質(zhì)量 m 之比)測定的簡要原理圖,兩塊平行金屬板M.N相距為d,其中N為鋅板,受某一紫外光照射后將激發(fā)沿不同方向運(yùn)動(dòng)的光電子,開關(guān)S閉合后電流表G有讀數(shù).如果調(diào)節(jié)變阻器R ,逐漸增大極板間電壓,電流表G的讀數(shù)將逐漸減小,當(dāng)電壓表的讀數(shù)為U時(shí),電流表G的讀數(shù)恰為零.如果斷開開關(guān)S,在金屬板M.N間加上垂直紙面的勻強(qiáng)磁場,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時(shí),電流表G的讀數(shù)也恰為零.求光電子的比荷e/m 的表達(dá)式.
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