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1、计算题 如图所示,水平放置的平行板电容器,原来AB两板不带电,B极板接地,它的极板长L= 0.1m,两板间距离d = 0.4 cm,现有一微粒质量m=2.0×10-6kg,带电量q=+1.0×10-8C,以一定初速度从两板中央平行于极板射入,由于重力 ">
时间:2017-08-25 12:50:19
1、计算题 如图所示,水平放置的平行板电容器,原来AB两板不带电,B极板接地,它的极板长L= 0.1m,两板间距离d = 0.4 cm,现有一微粒质量m=2.0×10-6kg,带电量q=+1.0×10-8C,以一定初速度从两板中央平行于极板射入,由于重力作用微粒恰好能落到A板上中点O处,取g=10m/s2.试求:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/uxrtet1sluj.jpg\" style=\"vertical-align:middle;\">
(1)带电粒子入射初速度的大小;
(2)现使电容器带上电荷,使带电微粒能从平行板电容器的右侧射出,则带电后A板的电势为多少?
参考答案:(1)2.5m/s?(2)600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/bnybx5ivzwr.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
本题解析:(1)电容器不带电时,微粒做平抛运动,设初速度为v0,则有:
水平方向:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/t0y2rksst2c.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
竖直方向:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/aifdhaqbmcq.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
联立两式得:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/xdw1rzkea55.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
代入数据得:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/yrwb5iwbvkb.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
(2)若使微粒能从电容器右侧射出,则要求A板的电势大于0,且B板接地电势等于0,则有600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/tojo5tyqyxm.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
A板电势最小时,微粒刚好从A板右侧边缘射出,则有:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/cm115b4igfc.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/osv00xas1cp.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
且:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/yq1kppfpylb.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
联立以上各式600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/zyvv2aah1t3.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
A板电势最大时,微粒刚好从B板右侧边缘射出,则有:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/g0bf5hcm1sg.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
且有:?600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/txy3uvbv4up.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
代入数据解得:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/rxoxy4hzp1z.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
综上可得:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/bnybx5ivzwr.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
点评:此题将电场力视为普通力对粒子进行受力分析,将运动分解为两个方向的直线运动,由运动学规律列方程求解,会使问题变的熟悉简单。
本题难度:一般
2、简答题 600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/uaqx3q4mk2s.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">
如图11所示,在真空区域内,有宽度为L的匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直纸面向里,MN、PQ是磁场的边界。质量为m,带电量为-q的粒子,先后两次沿着与MN夹角为θ(0<θ<90?)的方向垂直磁感线射入匀强磁场B中,第一次,粒子是经电压U1加速后射入磁场,粒子刚好没能从PQ边界射出磁场。第二次粒子是经电压U2加速后射入磁场,粒子则刚好垂直PQ射出磁场。不计重力的影响,粒子加速前速度认为是零,求:
小题1:为使粒子经电压U2加速射入磁场后沿直线运动,直至射出PQ边界,可在磁场区域加一匀强电场,求该电场的场强大小和方向。
小题2:加速电压600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/dyavm40cldw.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">的值。
参考答案:
小题1: 600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/ghoymveetpe.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">?
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/tvf4ztssiwr.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">?
小题2: 600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/5efqve4q1ev.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">
本题解析:
小题1: (1)如图答1所示,经电压600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/xc14srevytr.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">加速后以速度
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/q4zan34mxtl.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">射入磁场,粒子刚好垂直PQ射出磁场,可确定粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在PQ边界线的O点,半径
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/re5vzkrobww.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">与磁场宽L的关系式为
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/zqskc2xjlrh.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/4tmn1fg3snd.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">?(2分),又
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/20o0ugnfodj.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">?(2分),解得
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/i3vxjpgds0p.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">?(2分)
加匀强电场后,粒子在磁场中沿直线运动射出PQ边界的条件为Eq=Bq600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/q4zan34mxtl.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">(2分),电场力的方向与磁场力的方向相反。?(2分)
由此可得出600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/ghoymveetpe.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">,E的方向垂直磁场方向斜向右下(2分),与磁场边界夹角为
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/tvf4ztssiwr.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">(2分),如图答2所示。
小题2:
经电压600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/ftrbvolteya.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">加速后粒子射入磁场后刚好不能从PQ边界射出磁场,表明在磁场中做匀速圆周运动的轨迹与PQ边界相切,要确定粒子做匀速圆周运动的圆心O的位置,如图答3所示,圆半径
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/sbpzj1han2u.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">与L的关系式为:
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/qyn0wbinai4.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">?(2分)
又600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/tvpgrusmtvy.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">,解得
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/cogjjrohuh2.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">?(2分)
由于600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/ew2r3f51bgr.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">,
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/opaizdwsjqw.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">,所以
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/5efqve4q1ev.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">?(2分
本题难度:简单
3、计算题 (16分)如图所示,足够大的荧光屏ON垂直xOy坐标面,与x轴夹角为30°,当y轴与ON间有沿+y方向、场强为E的匀强电场时,一质量为m、电荷量为-q的离子从y轴上的P点,以速度v0、沿+x轴方向射入电场,恰好垂直打到荧光屏上的M点(图中未标出).现撤去电场,在y轴与ON间加上垂直坐标面向里的匀强磁场,相同的离子仍以速度v0从y轴上的Q点沿+x轴方向射入磁场,恰好也垂直打到荧光屏上的M点,离子的重力不计.求:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/2etwkke2zkk.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
(1)离子在电场中运动的时间t1;
(2)P点距O点的距离y1和离子在磁场中运动的加速度大小a;
(3)若相同的离子分别从y轴上的不同位置以速度600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/yajpwurgzgb.png\" style=\"vertical-align:middle;\">(
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/umh4j2fesvn.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,k为常数)、沿+x轴方向射入磁场,离子都能打到荧光屏上,k应满足的条件.
参考答案:(1)600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/aryud55aep5.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> (2)
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/vcb00vzrlpp.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/qewpnf4ds53.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> (3)
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/2e52ggmmjko.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
本题解析:(1)设离子垂直打到荧光屏上的M点时,沿y方向的分速度大小为vy,在电场中运动的加速度为a1,则600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/tfmfas1ri4d.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> (1分)
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/xul4zzs2bq3.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> (1分)
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/3c53xi4utqd.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> (1分)
解得 600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/aryud55aep5.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> (1分)
(2)由几何关系可知600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/2wgzmwnqjkg.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/fm1uvz442rd.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> (2分)
解得 600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/vcb00vzrlpp.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> (1分)
设离子在磁场中做圆周运动半径为y2,则 600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/p32npegu0be.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> (1分)
而 600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/woa4ouyquwg.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> (1分)
解得 600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/qewpnf4ds53.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> (1分)
(3)如图所示,设从纵坐标为y处射入磁场的离子,恰好能打到荧光屏上,对应的圆周运动半径为r0,则600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/jpii3fk1nyk.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/kxv1zzfmfm3.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> (1分)
此离子进入磁场时的速度600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/r1p2axuo1ht.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,设运动半径为r,则
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/svptllimphh.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> (1分)
为使离子能打到荧光屏上应满足 600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/oamt2wkvzol.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> (1分)
而 600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/f2icpysvuwa.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> (1分)
解得 600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/2e52ggmmjko.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> (2分)
考点:带点粒子在复合场中的运动
本题难度:一般
4、选择题 如图所示,质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电强中0点自由释放后,分别抵达B、C两点,若AB=BC,则它们的带电荷量之比q1:q2等于: 600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/iwectvvm0aj.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
A. 1:2 B. 2:1
C.1:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/fszdegry4un.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> D.
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/fszdegry4un.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> :1
参考答案:B
本题解析:水平方向:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/2f2zp3dxcja.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,竖直方向上:
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/gvkycktfzpv.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,因为竖直位移之比为1:2,所以
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060315/e2xago3vcuz.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,因为两个液滴质量相等,故可得q1:q2=2:1
所以选B
本题难度:一般
5、选择题 空间存在一匀强磁场B,其方向垂直纸面向里,另有一个点电荷+Q的电场,如图所示,一带电粒子q以初速度v0从某处垂直电场、磁场入射,初位置到点电荷的距离为r,则粒子在电、磁场中的运动轨迹600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060419/2sj3eudxxnz.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
A.一定为以+Q为圆心,r为半径的纸面内的圆周
B.可能为沿初速度v0方向的直线
C.开始阶段可能为在纸面内向左偏的曲线
D.开始阶段一定为在纸面内向右偏的曲线
参考答案:C
本题解析:带电粒子受库仑力和洛伦兹力的作用,且两个力方向相反,所以开始阶段可能为在纸面内向左偏的曲线,也可能为向右偏的曲线,也有可能以+Q为圆心,r为半径的纸面内的圆周上,因为电场为点电荷的电场,所以带电粒子不可能受力平衡,故不可能作直线运动
故选C
本题难度:简单