题目内容
【题目】如图所示,在平面坐标系第一象限内有水平向左的匀强电场,电场强度为E,y轴与直线x=-d(d>0)区域之间有竖直向下的匀强电场,电场强度也为E,一个带电量为+q的粒子(不计重力)从第一象限的S点由静止释放。
(1)若S点坐标为(,
),求粒子通过x轴的位置坐标;
(2)若S点坐标为(d,d),求粒子通过x轴时的动能;
(3)若粒子能通过x轴上的点坐标为(3d,0),求释放S点的坐标(x,y)应满足的条件。
【答案】(1)(-d,0)(2)(3)
,
【解析】
粒子只受电场力作用;
(1)粒子在第一象限电场中做匀加速运动,由动能定理可得:
故粒子进入第二象限时的速度
位置为(0,d);
粒子进入第二象限电场中,电场力和初速度方向垂直,故粒子做类平抛运动,假设粒子没有出电场左边界,则有:
故在水平方向上的位移
故粒子刚好到达电场左边界,粒子通过x轴的坐标为(-d,0);
(2)若S点坐标为(d,d),粒子在第一象限电场中做匀加速运动,由动能定理可得:
故粒子进入第二象限时的速度
位置为(0,d);
那么,粒子在第二象限电场中的初速度增大,故运动时间减小,那么,粒子一定穿过了电场左边界;粒子先做类平抛运动,之后做匀速直线运动到达x轴;
粒子做类平抛运动的时间
故竖直方向位移
故对粒子从静止到通过x轴的过程应用动能定理可得:粒子通过x轴时的动能
Ek=
(3)设满足条件的释放点的坐标为(x,y),粒子在第一象限电场中运动过程根据动能定理可得:
所以,
粒子进入电场中做类平抛运动,设粒子从电场左边界射出时的速度方向与x轴的偏转角为θ,则有:
又有粒子做类平抛运动的竖直位移
粒子离开电场后做匀速直线运动,故有:
所以
所以
故释放S点的坐标(x,y)应满足的条件为
4xy=5d2,(x>0,y>0);
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【题目】钱华同学的爸爸是个电气工程师,钱华经常看到爸爸在用多用电表进行一些测量。在高中物理课堂上学习了多用电表的用法之后,爸爸给他出了一道题目,让他通过测量找到发光二极管的负极。
(1)钱华同学做了如下两步具体的操作:第一,将多用电表选择开关旋转到电阻挡的×1档,经过______之后,他把红表笔接在二极管的短管脚上,把黑表笔接在二极管的长管脚上,发现二极管发出了耀眼的白光,如图甲所示;然后他将两表笔的位置互换以后,发现二极管不发光。这说明二极管的负极是________(填写“长管脚”或者“短管脚”)所连接的一极。
(2) 钱华同学的好奇心一下子就被激发起来了。他琢磨了一下,然后又依次用电阻挡的×1档,×10档,×100档,×1k档分别进行了二极管导通状态的准确的测量,他发现二极管发光的亮度越来越______(填写“大”或者“小”),请帮助他分析一下具体的原因:________________。
(3)钱华同学的兴趣越来越浓厚,他思考这个发光二极管是否象普通电阻一样,两端电压与通过的电流成正比呢?他求助物理实验室老师探究该二极管的伏安特性,测绘它的伏安特性曲线,通过实验,测得发光二极管两端电压U和通过它的电流I的数据如下表:
U/V | 0 | 1.50 | 1.80 | 1.90 | 2.00 | 2.08 | 2.19 | 2.33 |
I/mA | 0 | 0 | 0.01 | 0.02 | 0.04 | 0.06 | 0.09 | 0.20 |
U/V | 2.43 | 2.51 | 2.56 | 2.62 | 2.70 | 2.82 | 2.87 | |
I/mA | 0.50 | 0.80 | 1.00 | 3.00 | 5.00 | 9.00 | 11.01 |
①请在下图乙中以笔画线代替导线,按实验要求将实物图中的连线补充完整_______。
②请你根据少年科学家们实验时收集到的数据,在图丙所示的坐标纸中画出该发光二极管)的伏安特性曲线(IU图线)______。