题目内容
如下图所示,真空中两水平放置的平行金属板A、B相距为d,板长为L,今在A、B两板间加一如下图所示的周期性变化的交变电压从t=0时刻开始,一束初速度均为v0的电子流沿A、B两板间的中线从左端连续不断地水平射入板间的电场,要想使电子束都能从A、B右端水平射出,则所加交变电压的周期T和所加电压U0的大小应满足什么条件?
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【命题立意】考查带电粒子在交变电场中的运动。
【思路点拨】结合运动图象,根据粒子在竖直方向周期性运动的特点和竖直位移的临界条件,列出与位移、加速电压和电场变化周期均有关的方程。
【答案】U0≤
(n=1、2、……)
【解析】根据题意可知,电子在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做变速直线运动,可画出电子在竖直方向上的速度一时间(vy—t)图线,如右图所示,因电子进入板间电场和出离板间电场时,其竖直分速度均为零,所以电子在电场中的运行时间t必为交变电压周期T的整数倍:
t=nT (n=1、2、……) (2分)
而
(1分)
故
(n=1、2、……) (1分)
对于在
(k=0、1、2、……)时刻射入的电子,根据vy—t图知,其出离板间电场时侧向位移最大,故只需考虑这些时刻射入的电子满足的条件。对这些时刻射入的电子,在一个周期内侧向位移(即vy—t图中所画阴影部分的面积)为:
(3分)
在t=nT内,总侧移y总=ny,当y总≤
时,电子均可飞出板间电场,即:
≤
(2分)
解得:U0≤
(n=1、2、……) (1分)
2010年广州亚运盛会堪称是LED绿色照明技术、节能照明产品得到全面应用的照明科技博览会。无论是海心沙、广州塔、广州中轴线城市景观照明等重点工程项目,还是亚运城、大学城等数十个场馆和设施,处处都闪耀着国产LED绿色照明、节能照明产品的光芒。某实验小组要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻,已知该灯正常工作时电阻大约500Ω左右,电学符号与小灯泡电学符号相同。
实验室提供的器材有:
电流表A1(量程为0~50mA,内阻RA1约为3Ω)
电流表A2(量程为0~3mA,内阻RA2=15Ω)
定值电阻R1=697Ω
定值电阻R2=1985Ω
滑动变阻器R(0~20Ω)一只
电压表V(量程为0~12V,内阻RV=1kΩ)
蓄电池E(电动势为12V,内阻很小)
电键S一只
(1)在下边方框中画出应采用的电路图
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(2)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx = ,当表达式中的 (填字母)达到 ,记下另一电表的读数带入表达式,其结果为正常工作时电阻。