13.(14分)如图所示,沿水平方向放置一条平直光滑槽,它垂直穿过开有小孔的两平行薄板,板相距3.5 L.槽内有两个质量均为m的小球AB,球A带电荷量为+2q,球B带电荷量为-3q,两球由长为2L的轻杆相连,组成一带电系统.最初AB分别静止于左板的两侧,离板的距离均为L.若视小球为质点,不计轻杆的质量,在两板间加上与槽平行、向右的匀强电场E后.(设槽和轻杆由特殊绝缘材料制成,不影响电场的分布)求:

(1)当球B刚进入电场时,带电系统的速度大小.

(2)带电系统从开运动到速度第一次为零所需的时间及球A相对右板的位置.

[2007年高考·广东物理卷]

解析:对带电系统进行分析,假设球A能达到右极板,电场力对系统做功为W1,有:

W1=2qE×2.5 L+(-3qE×1.5 L)>0

而且还能穿过小孔,离开右极板

假设球B能达到右极板,电场力对系统做功为W2,有:

W2=2qE×2.5 L+(-3qE×3.5 L)<0

综上所述,带电系统速度第一次为零时,球AB应分别在右极板的两侧.(1)带电系统开始运动时,设加速度为a1,由牛顿第二定律有:a1==

B刚进入电场时,带电系统的速度为v1,有:

v=2a1L

由上两式解得:v1=.

(2)设球B从静止到刚进入电场的时间为t1,则:

t1

联立解得:t1

B进入电场后,带电系统的加速度为a2,由牛顿第二定律有:a2==-

显然,带电系统做匀减速运动,设球A刚达到右极板时的速度为v2,减速所需时间为t2,则有:

vv=2a2×1.5 L

t2

解得:v2=,t2

A离开电场后,带电系统继续做减速运动,设加速度为a3,再由牛顿第二定律有:

a3

v=2a3x

解得:t3=,x

由以上数据可知,带电系统从静止到速度第一次为零所需的时间为:

tt1+t2+t3

A相对右板的位置为:x=.

答案:(1) (2) 

12.(13分)喷墨打印机的结构简图如图所示,其中墨盒可以发出墨汁微滴,其半径约为105 m,此微滴经过带电室时被带上负电,带电荷量的多少由计算机按字体笔画的高低位置输入信号加以控制.带电后的微滴以一定的初速度进入偏转电场,带电微滴经过偏转电场发生偏转后打到纸上,显示出字体.无信号输入时,墨汁微滴不带电,径直通过偏转板而注入回流槽流回墨盒.偏转板长1.6 cm,两板间的距离为0.50 cm,偏转板的右端距纸3.2 cm.若墨汁微滴的质量为1.6×1010 kg,以 20 m/s 的初速度垂直于电场方向进入偏转电场,两偏转板间的电压是8.0×103 V,若墨汁微滴打到纸上的点距原射入方向的距离是2.0 mm.求这个墨汁微滴通过带电室所带的电荷量是多少?(不计空气阻力和重力,可以认为偏转电场只局限于平行板电容器的内部,忽略边缘电场的不均匀性)为了使纸上的字放大10%,请你分析并提出一个可行的方法.

解析:设微滴所带的电荷量为q,它进入偏转电场后做类平抛运动,离开电场后做直线运动打到纸上,距原入射方向的距离为:

yat2+Ltan φ

a=,t=,tan φ

解得:y=(+L)

代入数据得:q=1.25×1013 C

要将字体放大10%,只要使y增大为原来的1.1倍,可采用的措施为:

将电压U增大到8.8×103 V,或将L增大到3.6 cm.

答案:1.25×1013 C 将电压U增大到8.8×103 V,或将L增大到3.6 cm

 0  137564  137572  137578  137582  137588  137590  137594  137600  137602  137608  137614  137618  137620  137624  137630  137632  137638  137642  137644  137648  137650  137654  137656  137658  137659  137660  137662  137663  137664  137666  137668  137672  137674  137678  137680  137684  137690  137692  137698  137702  137704  137708  137714  137720  137722  137728  137732  137734  137740  137744  137750  137758  447348 

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网