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1、计算题 如下图所示,两块竖直放置的平行金属板A、B,板距d=0.04m,两板间的电压U=400V,板间有一匀强电场,AB水平线上方场强可视为0。在A、B两板上端连线的中点Q的正上方,距Q为h=1.25m的P点处有一带正电小球,已知小球的质量m=5×10-6kg,电荷量q=5×10-8C。设A、B板长度足够长,(取g=10m/s2)。
试求:
小题1:带正电小球从P点开始由静止下落,经多长时间和金属板相碰?
小题2:相碰时,离金属板上端的距离多大?
参考答案:
小题1:0.52s
小题2:0.102m
本题解析:(1)设小球从P到Q的时间为t1,
由
得,
?(2分)
小球进入电场后其飞行时间决定于电场力产生的加速度ax,由力的独立作用原理,可以求出小球在电场中的运动时间t2。
qE=max(1分)
?(1分)
?(1分)
得:
?(1分)
所以,运动总时间:t=t1+t2="0.52s" (1分)
(2)小球由P点开始在竖直方向上始终是自由落体运动,在时间t内的位移为
?(2分)
与金属板上端的距离为:s="y-h=0.102m" (1分)
本题难度:一般
2、计算题 下图是说明示波器工作原理的示意图,已知两平行板间的距离为d、板长为l电子经电压为U1的电场加速后从两平行板间的中央处垂直进入偏转电场.设电子质量为me、电荷量为e.?
(1)求经电场加速后电子速度v的大小.?
(2)要使电子离开偏转电场时的偏转角度最大,两平行板间的电压U2应是多少?

参考答案:解:(1)电子经电压为U1的电场加速,根据动能定理:
则经电场加速后电子的速度
(2)电子离开偏转电场偏转角度最大时的偏转量为
电子受到偏转电场的电场力
,
电子沿偏转电场方向做初速度为零的匀加速直线运动,有
,
,
可解得两平行板间电压
本题解析:
本题难度:一般
3、计算题 如图所示,某带电的液滴,以某一初速度沿中线飞入水平放置的平行板电容器两极板中间,不加偏转电压时,液滴刚好落到板中点,当加偏转电压U0时,液滴恰好能沿初速度方向匀速穿过电场区域,欲使液滴能飞出偏转电场,求偏转电压U的取值范围。
参考答案:
本题解析:不加偏转电压时,粒子做平抛运动,设板长L,板间距离d,则
,加上偏转电压
,则恰好匀速直线运动穿出,则
,为了能够使得粒子恰好从下极板穿出,则
解得
,同理为了能够使得粒子恰好从上极板穿出,则
解得
,所以为了能够从极板间飞出,则
点评:本题型考查了类平抛运动规律,通过题目的信息将物体的类平抛运动规律联合在一起解题。
本题难度:一般
4、计算题 如图所示,xoy平面内,在轴左侧某区域内有一个方向竖直向下,水平宽度为
,电场强度为
的匀强电场。在y轴右侧有一个圆心位于x轴上,半径为
的圆形磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度
,在坐标为
处有一垂直于x轴的面积足够大的荧光屏PQ。今有一束带正电的粒子从电场左侧沿+x方向射入电场,穿出电场时恰好通过坐标原点,速度大小为
,方向与x轴成30°角斜向下。若粒子的质量
,电量为
,不计重力。试求:
(1)粒子射入电场时的位置坐标和初速度;
(2)若圆形磁场可沿x轴移动,圆心O"在x轴上的移动范围为
,由于磁场位置的不同,导致该粒子打在荧光屏上的位置也不同,试求粒子打在荧光屏上的范围。

参考答案:解:(1)粒子沿+x方向进入电场后做类平抛运动,在O点将v沿x、y方向分解得
,
粒子在电场中做类平抛运动:





所以粒子射入电场时的坐标位置为
(2)洛仑兹力提供向心力,则

由几何关系知此时出射位置为D点,轨迹如图

荧光屏最高端的纵坐标为:
随着磁场向右移动荧光屏光点位置逐渐下移,当v方向与磁场圆形区域相切,此后,粒子将打在荧光屏的同一位置。其最低端的纵坐标为:
本题解析:
本题难度:困难
5、填空题 长为L的平行金属板,板间形成匀强电场,一个带电为+q、质量为m的带电粒子,以初速v0紧贴上板垂直于电场线方向射入该电场,刚好从下板边缘射出,末速度恰与下板成30°,不计粒子重力,则匀强电场的场强大小E=__________,两板间的距离d=__________

参考答案:(4分)?
?
本题解析:根据平抛运动规律可得
、
、
,故可解得,匀强电场的场强大小
;两板间的距离
;
本题难度:一般