1、计算题 如图所示,真空中一质量为m,带电量为-q的液滴以初速度为v0,仰角α射入匀强电场中以后,做直线运动,求:
(1)所需电场的最小场强的大小,方向。
(2)若要使液滴的加速度最小,求所加的电场场强大小和方向。
参考答案:(1)E1 = mgcosα/ q方向与v0垂直指向右下方(2)E2 = mg/q,方向竖直向下
本题解析:(1)E1q = mgcosα,得E1 = mgcosα/ q,方向与v0垂直指向右下方
(2)E2q = mg,得E2 = mg/q,方向竖直向下。
点评:做本题的关键必须把握粒子做直线运动,结合受力分析,运动矢量三角形分析
本题难度:一般
2、计算题 (8分)如图所示,在匀强电场中,有A、B两点,它们间距为2cm,两点的连线与场强方向成60°角。将一个电量为?2×10?5C的电荷由A移到B,其电势能增加了0.1J。则:
(1)在此过程中,电场力对该电荷做了多少功?
(2)A.B两点的电势差UAB为多少?
(3)匀强电场的场强为多大?
参考答案:(1)?0.1J ;(2)5000V ;(3)5.0×105 V/m
本题解析:本题考查的是匀强电场的相关计算,电场力对该电荷做功大小与电势能的增加量相等而且做负功-0.1J;A、B两点它们间的距离为2 cm,两点的连线与场强方向成60°角,A、B两点的电势差UAB为,匀强电场的场强为5.0×105 V/m
本题难度:一般
3、简答题 右图中A和B表示在真空中相距为d的两平行金属板加上电压后,它们之间的电场可视为匀强电场;右边表示一周期性的交变电压的波形,横坐标代表时间t,纵坐标代表电压UAB,从t=0开始,电压为给定值U0,经过半个周期,突然变为-U0……。如此周期地交替变化。在t=0时刻将上述交变电压UAB加在A、B两极上,求:
(1)?在t=0时刻,在B的小孔处无初速地释放一电子,在t=3T/4时电子的速度大小?(一个周期内电子不会打到板上,T作为已知)
(2) 在t=?时刻释放上述电子,在一个周期时间,该电子刚好回到出发点?试说明理由并具备什么条件。?
(3)在t=0时刻,在B的小孔处无初速地释放一电子,要想使这电子到达A板时的速度最小(零),则所加交变电压的周期为多大?
(4)在t=0时刻,在B的小孔处无初速地释放一电子,要想使这电子到达A板时的速度最大,则所加交变电压的周期最小为多少?
参考答案:(1) ?(2) ?(3) T=(n=1,2,3,…) (4)
本题解析:电子在两极板间运动的V-t图象如右图所示。
(1) (4分)
(2)在时刻释放电子,经过一个周期,电子刚回到出发点。条件是在半个周期即从(~)时间内,电子的位移小于d,亦即频率T≤。(6分)
(3)由电子在电场中运动时的受力情况及速度变化情况可知:要求电子到达A板的速度为零,则电子应该在t=nT(n=1,2,3,…)时刻到达A板,电子在每个内通过的位移为:
S=××()2?③
依题意知:d=n(2S)?
综合③、可得:T=(n=1,2,3,…)。(6分)
(4)要求电子到达A板的速度最大,则电子应该从B板一直加速运动到A板,即电子从B板加速运动到A板所用时间必须满足:t≤ ①?
依题意知:S=××t2=d ②
综合①、②可得:Tmin=。(6分
本题难度:一般
4、计算题 (12分)如图11所示,长L=1.2 m、质量M=3 kg的木板静止放在倾角为37°的光滑斜面上,质量m=1 kg、带电荷量q=+2.5×10-4 C的物块放在木板的上端,木板和物块间的动摩擦因数μ=0.1,所在空间加有一个方向垂直斜面向下、场强E=4.0×104 N/C的匀强电场.现对木板施加一平行于斜面向上的拉力F=10.8 N. 取g=10 m/s2,斜面足够长.求:
(1)物块经多长时间离开木板?
(2)物块离开木板时木板获得的动能.?
(3)物块在木板上运动的过程中,由于摩擦而产生的内能.
参考答案:(1)?s (2)27 J (3)2.16 J
本题解析:(1)物块向下做加速运动,设其加速度为a1,木板的加速度为a2,则由牛顿第二定律
对物块:mgsin37°-μ(mgcos37°+qE)=ma1
对木板:Mgsin37°+μ(mgcos37°+qE)-F=Ma2
又a1t2-a2t2=L
得物块滑过木板所用时间t=?s.
(2)物块离开木板时木板的速度v2=a2t=3?m/s.
其动能为Ek2=Mv22=27 J
(3)由于摩擦而产生的内能为
Q=F摩x相=μ(mgcos37°+qE)·L=2.16 J.
本题难度:简单
5、选择题 如图所示,在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动,则关于电子在两板间的运动情况,下列叙述正确的是:
A.两板间距越大,加速的时间越长
B.两板间距离越小,加速度就越大,则电子到达Q板时的速度就越大
C.电子到达Q板时的速度与板间距离无关,仅与加速电压有关
D.电子的加速度和末速度都与板间距离无关