题目内容

如图12所示的装置，U1是加速电压，紧靠其右侧的是两块彼此平行的水平金属板，板长为l，两板间距离为d.一个质量为m、带电荷量为-q的质点，经加速电压加速后沿两金属板中心线以速度v0水平射人两板中，若在两水平金属板间加一电压U2，当上板为正时，带电质点恰能沿两板中心线射出；当下板为正时，带电质点则射到下板上距板的左端1/4处.为使带电质点经U1加速后，沿中心线射入两金属板，并能够从两金属之间射出，问：两水平金属板间所加电压应满足什么条件?

图12

当两金属板间加电压U2、上板为正时，对质点有

第17题图

U2g/d=mg    ①

下板为正时：U2q/d+mg=ma    ②

由式①②解出：a=2g.    ③

带电质点射到下板距左端1/4处，在竖直方向做匀加速直线运动.d/2=at12/2    ④

t1=l/(4v0)    ⑤

为使带电质点射出金属板，质点在竖直方向运动应有d/2＞(1/2)a′t22，t2=l/v0.    ⑥

a′是竖直方向的加速度，t2是质点在金属板间运动时间，由式③④⑤⑥⑦解出a′＜g/8.    ⑦

若a′的方向向上则两金属板应加电压为U′、上板为正，有U′q/d-mg=ma′      ⑧

若a′的方向向下则两极间应加电压为U″、上板为正，有mg-U″q/d=ma′    ⑨

由式⑦⑧⑨解出U′＜9U2/8，U″＞7U2/8.

为使带电质点能从两板间射出，两板间电压U始终应上板为正，且满足：9U2/8＞U＞7U2/8


练习册系列答案
相关题目
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图1所示的装置，打点计时器使用的交流电频率为50Hz．
①该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图（a）所示，自A点起，相邻两点的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，则打E点时小车速度为
0.85
0.85
m/s，小车的加速度为
5
5
m/s2；
②该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持
拉力F恒定
拉力F恒定
；若该同学要探究加速度a和拉力F关系，应该保持
小车质量M恒定
小车质量M恒定
不变；
③该同学通过数据的处理作出了a-F图象，如图（b）所示，则图中直线不过原点的原因可能是
平衡摩擦力过度
平衡摩擦力过度
．
（1）用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律．

①完成平衡摩擦力的相关内容：
（i）取下砂桶，把木板不带滑轮的一端垫高，接通打点计时器电源，
轻推
轻推
（选填“静止释放”或“轻推”）小车，让小车拖着纸带运动．
（ii）如果打出的纸带如图所示，则应
减小
减小
（选填“增大”或“减小”）木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹
间隔均匀
间隔均匀
，平衡摩擦力才完成．

②如图所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E是计数点（每打5个点取一个计数点），其中L1=3.07cm，L2=12.38cm，L3=27.87cm，L4=49.62cm．则打C点时小车的速度为
1.24
1.24
m/s，小车的加速度是
6.22
6.22
m/s2．（计算结果均保留三位有效数字）

（2）用如图a所示的装置“验证机械能守恒定律”
①下列物理量需要测量的是
C
C
、通过计算得到的是
D
D
（填写代号）
A．重锤质量                B．重力加速度
C．重锤下落的高度          D．与下落高度对应的重锤的瞬时速度
②设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g．图b是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点．根据测得的s1、s2、s3、s4写出重物由B点到D点势能减少量的表达式
（s3-s1）mg
（s3-s1）mg
，动能增量的表达式
ms4(
s
 
4
-2s2)
8T2
ms4(
s
 
4
-2s2)
8T2
．由于重锤下落时要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是
小于
小于
（填“大于”、“等于”或“小于”）重力势能的减小量．

（1）在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某同学采用如图12所示的装置的实验方案，，他想用盘及盘中砝码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中应该采取的两项必要措施是：

a．______        _                            ___ 

 b．             _            _        _         

（2）若实验时已保证小车受到的合力与盘及盘中砝码的重力大小基本相等，已测得小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，让砝码带动小车加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1<v2）。则本实验最终要验证的数学表达式为                                                  

（用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）．

图12
 
 

某兴趣小组用如图12所示的装置探究薄布料的阻力对小车运动的影响，他们将长木板置于水平桌面上，并在长木板的右半部分平整地铺上一块该布料，将其左端适当垫高，将小车以适当的初速度释放后，用打点计时器记录小车的运动情况。通过反复调整木板左端的高度，他们得到一系列打上点的纸带，并最终选择了如图所示的一条纸带（附有刻度尺）进行测量。取打点计时器的电源频率为50Hz，重力加速度g＝10m／s2。

（1）根据刻度尺的示数可以判断，小车在A、E两点间做__________运动，在E、J两点间做______________运动。E、J两点间的加速度大小为__________m／s2，J点对应的小车速度为_____________m／s。

（2）该兴趣小组测出长木板左端与桌面间的高度差为4cm，木板长度为80cm，则小车在布料上运动时的阻力与在木板上运动时的阻力之比为_________________。

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