如圖所示,A、C、D為三個(gè)平行板電容器,MN為中心軸,D1D2與MN的距離相等,O為電容器C的中點(diǎn),整個(gè)裝置處于真空中.A1A2足夠大且足夠近,距離為d0=1mm,中間有磁感應(yīng)強(qiáng)度B=9×10-2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng).A1與D1相連,A2與D2相連并接地,C1C2加上電壓U0=90V,側(cè)面有小孔S1和S2,D1D2的極板長(zhǎng)均為L(zhǎng)=10cm.今在O點(diǎn)源源不斷的加入初速度為零的中性粒子,粒子在O點(diǎn)處被特殊裝置剝離成2價(jià)正離子和電子,而不改變速度大。阎娮淤|(zhì)量為m=9×10-31kg,該2價(jià)正離子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的2×104倍,電子電量為e=1.6×10-19C,.(忽略粒子重力)
(1)求電子通過(guò)孔S2的速度大。
(2)若整個(gè)裝置達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后,電子剛好能從D中飛出,求D1D2兩板間的距離為多少?
(1)電子在電場(chǎng)中加速,由動(dòng)能定理得:
1
2
eU0=
1
2
m
v21

求得,電子速度:v1=
eU0
m
=4×106m/s

(2)2價(jià)正離子通過(guò)S1時(shí),有:
1
2
(2e)U0=
1
2
m′
v22

得:
v2
=
2eU0
m′
=
1
100
eU0
m
=4×104m/s

2價(jià)正離子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn),半徑為 r=
m′v2
2eB
=2.5×10-2m>
d0
2

使得AD帶正電,AD帶電穩(wěn)定時(shí),有:2ev2B=2e
U
d0

則得 U=Bv2d0=3.6V
電子進(jìn)入D1D2間做類平拋運(yùn)動(dòng),當(dāng)電子剛好能從D中飛出時(shí),有:
d
2
=
1
2
at2

a=
eU
md

t=
L
v1

聯(lián)立解得:d=
L
v1
eU
m
=0.02m=2cm

答:
(1)電子通過(guò)孔S2的速度大小是4×104m/s.
(2)若整個(gè)裝置達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后,電子剛好能從D中飛出,D1D2兩板間的距離為2cm.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖甲所示,真空中相距為d=6cm的兩塊平行金屬板A、B與某一電源(圖中未畫(huà))連接,其中B板接地(電勢(shì)為零),A板的電勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示(U0已知)。將一個(gè)質(zhì)量m、電荷量q的帶負(fù)電粒子從臨B板處無(wú)初速度釋放,不計(jì)粒子重力。求A板電勢(shì)變化周期T(未知)為多大時(shí),在T到T時(shí)刻內(nèi),任意時(shí)刻釋放的該粒子,粒子都不能到達(dá)A板(粒子若運(yùn)動(dòng)到B板,將被吸附在B板不再運(yùn)動(dòng))。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

一個(gè)帶正電的物體放在光滑的絕緣水平面上,空間有水平方向的電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示,場(chǎng)強(qiáng)的大小不變,方向隨時(shí)間t周期性變化,為正時(shí)表示場(chǎng)強(qiáng)方向向東,為負(fù)時(shí)表示場(chǎng)強(qiáng)的方向向西,若作用時(shí)間足夠長(zhǎng),將物體在下面哪些時(shí)刻由靜止釋放,物體可以運(yùn)動(dòng)到出發(fā)點(diǎn)的西邊且離出發(fā)點(diǎn)很遠(yuǎn)的地方(  )
A.B.C.D.

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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,AB為固定在豎直平面內(nèi)粗糙傾斜軌道,BC為光滑水平軌道,CD為固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓弧軌道,且AB與BC通過(guò)一小段光滑弧形軌道相連,BC與弧CD相切.已知AB長(zhǎng)為L(zhǎng)=10m,傾角θ=37°,BC長(zhǎng)s=
35
9
m,CD弧的半徑為R=
25
12
m,O為其圓心,∠COD=143°.整個(gè)裝置處在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=1×103N/C.一質(zhì)量為m=0.4kg、電荷量為q=+3×10-3C的物體從A點(diǎn)以初速度vA=15m/s沿AB軌道開(kāi)始運(yùn)動(dòng).若物體與軌道AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2,物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電荷量不變.求
(1)物體在AB軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),重力和電場(chǎng)力對(duì)物體所做的總功;
(2)物體能否到達(dá)D點(diǎn);
(3)物體離開(kāi)CD軌道后運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)的水平距離x和豎直距離y.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,一6帶正電的粒子以一定的初速度垂直進(jìn)入水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng).若不計(jì)重力,圖中的四6圖線中能描述粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡的是( 。
A.B.C.D.

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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,在xoy平面中第一象限內(nèi)有一點(diǎn)P(4,3),OP所在直線下方有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),OP上方有平行于OP向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E=100V/m.現(xiàn)有質(zhì)量m=1×10-6kg,電量q=2×10-3C帶正電的粒子,從坐標(biāo)原點(diǎn)O以初速度v=1×103m/s垂直于OP方向射入磁場(chǎng),經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)速度方向與OP垂直并進(jìn)入電場(chǎng),在經(jīng)過(guò)電場(chǎng)中的M點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)時(shí)的動(dòng)能為O點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的2倍,不計(jì)粒子重力.求:
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大;
(2)OM兩點(diǎn)間的電勢(shì)差;
(3)M點(diǎn)的坐標(biāo)及粒子從O運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)的時(shí)間.

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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,矩形平行金屬板M、N之間的間距是板長(zhǎng)的
2
3
3
倍,PQ為兩板的對(duì)稱軸線,當(dāng)板間加有自M向N的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),以某一速度自P沿PQ飛進(jìn)的帶電粒子(重力不計(jì)),經(jīng)時(shí)間△t,恰能擦M板右端飛出,現(xiàn)用垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)取代電場(chǎng),上述帶電粒子仍以原速度沿PQ飛進(jìn)磁場(chǎng),恰能擦N右端飛出,則
(1)帶電粒子在板間磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)多長(zhǎng)時(shí)間?
(2)若把上述電場(chǎng)、磁場(chǎng)各維持原狀疊加,該帶電粒子進(jìn)入電磁場(chǎng)時(shí)的速度是原速度的幾倍才能沿PQ做直線運(yùn)動(dòng)?

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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,ABCD為表示豎立放在場(chǎng)強(qiáng)為E=104V/m的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中的絕緣光滑軌道,其中軌道的BCD部分是半徑為R的半圓環(huán),軌道的水平部分與半圓環(huán)相切A為水平軌道的一點(diǎn),而且
.
AB
=R=0.2m,把一質(zhì)量m=100g、帶電q=10-4C的小球,放在水平軌道的A點(diǎn)上面由靜止開(kāi)始被釋放后,在軌道的內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng).(g=10m/s2
求:
(1)它到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度是多大?
(2)它到達(dá)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力是多大?
(3)小球所能獲得的最大動(dòng)能是多少?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

三個(gè)相同的帶電小球1、2、3,在重力場(chǎng)中從同一高度由靜止開(kāi)始落下,其中小球1通過(guò)一附加的水平方向勻強(qiáng)電場(chǎng),小球2通過(guò)一附加的水平方向勻強(qiáng)磁場(chǎng).設(shè)三個(gè)小球落到同一高度時(shí)的動(dòng)能分別為E1、E2和E3,忽略空氣阻力,則( 。
A.E1=E2=E3B.E1>E2=E3C.E1<E2=E3D.E1>E2>E3

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