题目内容

【题目】如图甲所示,平行金属板AB的右端安放着垂直于金属板,长为d的靶MN,现在AB板上加上如图乙所示的方波形电压,t=0时A板比B板的电势高,正反向电压大小均为U0,今有带正电的粒子束以相同的初速度,从AB板的正中间沿OO′方向持续射入偏转电场中,已知所有进入偏转电场的粒子都能打在金属靶MN上,粒子在AB间的飞行时间为2T,偏转金属板AB的板长为L,其板间的距离为d,电场可看成匀强电场,每个粒子的电荷量为q,质量为m,粒子的重力忽略不计,试求:

(1)t=0时射入偏转电场的粒子击中靶MN时的速度大小v;

(2)时射入偏转电场的粒子打在靶MN上的点到中心O′点的距离y;

(3)要使粒子能全部打在靶MN上,电压U0的数值应满足的条件(写出U0、m、d、q,T的关系式即可)

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

(1)时射入的粒子,粒子在电场力作用下先向板运动,再向板运动。由对称关系可知,经过时间,粒子侧向速度为零 。中靶时速度大小

(2)电场强度为

粒子偏转电场中受到的电场力为

根据牛顿第二定律

联立以上公式得粒子偏转电场中运动的加速度大小

时射入的粒子, 在竖直方向是初速度为零的匀加速直线运动,在竖直方向是匀减速直线运动,减速到0,在竖直方向是初速度为零的匀加速直线运动, 在竖直方向是匀减速直线运动,减速到0,故

且有

解得

(3)当粒子由

(n=0、1、2、3……)

时刻进入电场,向上侧向位移最大

当粒子由

(n=0、1、2、3……)

时刻进入电场,向下侧向位移最大

在距靶的中心点上、下方均为范围内有粒子击中,则

解得

练习册系列答案
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【题目】利用如图1所示的实验装置,可以探究“加速度与质量、受力的关系”。

实验时,首先调整垫木的位置,使小车不挂配重时能在倾斜长木板上做匀速直线运动,以平衡小车运动过程中所受的摩擦力。再把细线系在小车上,绕过定滑轮与配重连接。调节滑轮的高度,使细线与长木板平行。在接下来的实验中,各组情况有所不同。

(1)甲组同学的实验过程如下:

①保持小车质量一定,通过改变配重片数量来改变小车受到的拉力。改变配重片数量一次,利用打点计时器打出一条纸带。重复实验,得到5条纸带和5个相应配重的重量。

②如图是其中一条纸带的一部分,A、B、C为3个相邻计数点,每两个相邻计数点之间还有4个实际打点没有画出。通过对纸带的测量,可知A、B间的距离为2.30cm,B、C间的距离为 ________cm.。已知打点计时器的打点周期为0.02 s,则小车运动的加速度大小为______m/s2.

③分析纸带,求出小车运动的5个加速度a,用相应配重的重量作为小车所受的拉力大小F,画出小车运动的加速度a与小车所受拉力F之间的aF图象,如图所示。由图象可知小车的质量约为_____kg (结果保留两位有效数字).

(2)乙组同学的实验过程如下:

①用5个质量均为50g的钩码作为配重进行实验。

②将钩码全部挂上进行实验,打出纸带。

③从配重处取下一个钩码放到小车里,打出纸带。

④重复③的实验,共得到5条纸带。

⑤分析纸带,得出实验数据,画出小车加速度与悬挂钩码所受重力的之间aF图象。乙组同学在实验基础上进行了一些思考,提出以下观点,你认为其中正确的是________.

A.若继续增加悬挂钩码的数量,小车加速度可以大于当地的重力加速度

B.根据aF图象,可以计算出小车的质量

C.只有当小车质量远大于悬挂钩码的质量时,aF图象才近似为一条直线

D.无论小车质量是否远大于悬挂钩码的质量,aF图象都是一条直线。

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