（12分）如圖甲所示，M、N為水平放置的平行板電容器的兩個極板，兩極板間距d=0.1m，兩極板間的電壓U=12.5V，O為上極板中心的小孔，以O(shè)為坐標(biāo)，在y=0和y=2m之間有沿著x軸方向的勻強電場，PQ為電場區(qū)域的上邊界，在x軸方向范圍足夠大，電場強度的變化如圖乙所示，取x軸正方向為電場正方向�，F(xiàn)有一個帶負(fù)電的粒子，在t=0時刻從緊靠下級板中心O´處無初速釋放，經(jīng)過小孔O進入交變電場中，粒子的比荷，不計粒子重力.求粒子：（1）進入交變電場時的速度；（2）在8×10-3s末的位置坐標(biāo)；

（3）離開交變電場時的速度大小和方向。

 

【答案】

（1）50m/s（2）（0.032m,0.2m）（3）,方向豎直向上。

【解析】

試題分析：（1）粒子運動至小孔O的速度為，

由動能定理得  2分

代入數(shù)據(jù)得   2分

（2）粒子O´運動至O所用的時間為

   1分

即自開始，粒子垂直射入交變電場，在內(nèi)，粒子做類平拋運動

在y方向上，粒子做勻速運動，   1分

在x方向上，粒子向右勻加速運動的加速度大小    1分

粒子向右運動的位移   1分

故粒子在末的位置坐標(biāo)為（0.032m,0.2m）1分

（3）由圖可知，交變電場的變化周期,

粒子在交變電場中，在y方向上，一直勻速運動；在x方向上，一直向右運動，先勻加速，再勻減速至靜止，這樣周期性運動下去。    1分

粒子在交變電場中運動的時間   1分

故粒子離開交變電場時的水平速度為0   1分

因此，粒子離開交變電場時的速度,方向豎直向上。1分

考點：考查了粒子在電場中的運動

點評：帶電粒子在電場中的運動，綜合了靜電場和力學(xué)的知識，分析方法和力學(xué)的分析方法基本相同．先分析受力情況再分析運動狀態(tài)和運動過程（平衡、加速、減速，直 線或曲線），然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律解題．解決這類問題的基本方法有兩種，第一種利用力和運動的觀點，選用牛頓第二定律和運動學(xué)公式求解；第二種利用能量轉(zhuǎn)化 的觀點，選用動能定理和功能關(guān)系求解．

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，M、N為水平放置的平行板電容器的兩個極板，兩極板間距d=0.1m，兩極板間的電壓U=12.5V，O為上極板中心的小孔，以O(shè)為坐標(biāo)原點，在豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系，在y軸方向上，0≤y≤2m區(qū)間存在方向與x軸平行的勻強電場（PQ為電場區(qū)域的上邊界），在x軸方向上，電場范圍足夠大．若規(guī)定x軸正方向為電場正方向，電場強度隨時間變化情況如圖乙所示．現(xiàn)有一個帶負(fù)電的粒子，在t=0時刻從緊靠M級板中心O'處無初速釋放，經(jīng)過小孔O進入N板上方的交變電場中，粒子的比荷q/m=1×102C/kg，不計粒子重力．求：
（1）粒子進入交變電場時的速度．
（2）粒子在兩板之間飛行的時間．
（3）粒子在8×10-3s末的位置坐標(biāo)．
（4）粒子離開交變電場時的速度大小和方向．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，M、N為水平放置的平行板電容器的兩極板，極板長L=0.2m，兩板間距d=0.145m，在M、N間加上如圖乙所示的電壓，一個帶電粒子的電量q=+1.0×10-6C、質(zhì)量m=1.0×10-8kg，粒子重力不計．
（1）若在t=0的時刻，將上述帶電粒子從緊臨M板中心處無初速釋放，求粒子從M板運動到N板所經(jīng)歷的時間t；
（2）若在t=0的時刻，上述帶電粒子從靠近M板的左邊緣處以初速度v0水平射入兩極板間，且粒子沿水平方向離開電場，求初速度v0的大�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，M、N為豎直放置的兩塊平行金屬板，圓形虛線為與N相連且接地的圓形金屬網(wǎng)罩（不計電阻）．PQ為與圓形網(wǎng)罩同心的金屬收集屏，通過阻值為r0的電阻與大地相連．小孔s1、s2、圓心O與PQ中點位于同一水平線上．圓心角2θ=120°、半徑為R的網(wǎng)罩內(nèi)有大小為B，方向垂直紙面向里的勻強磁場．M、N間相距
R
2
且接有如圖乙所示的隨時間t變化的電壓，UMN=U0sin
π
T
t（0≤t≤T），UMN=U0（t＞T）（式中U0=
3eB2R2
m
，T已知），質(zhì)量為m電荷量為e的質(zhì)子連續(xù)不斷地經(jīng)s1進入M、N間的電場，接著通過s2進入磁場．（質(zhì)子通過M、N的過程中，板間電場可視為恒定，質(zhì)子在s1處的速度可視為零，質(zhì)子的重力及質(zhì)子間相互作用均不計．）
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（1）若質(zhì)子在t＞T時刻進入s1，為使質(zhì)子能打到收集屏的中心需在圓形磁場區(qū)域加上一個勻強電場，求所加勻強電場的大小和方向？
（2）質(zhì)子在哪些時間段內(nèi)自s1處進入板間，穿出磁場后均能打到收集屏PQ上？
（3）若毎秒鐘進入s1的質(zhì)子數(shù)為n，則收集屏PQ電勢穩(wěn)定后的發(fā)熱功率為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2012?嘉興二模）如圖甲所示，M、N為豎直放置的兩塊平行金屬板，圓形虛線為與N相連且接地的圓形金屬網(wǎng)罩．PQ為與圓形網(wǎng)罩同心的金屬收集屏，通過阻值為r0的電阻與大地相連．小孔s1、s2、圓心O與PQ中點位于同一水平線上．圓心角2θ=120°、半徑為R的網(wǎng)罩內(nèi)有大小為B，方向垂直紙面向里的勻強磁場．M、N間相距
R
2
且接有如圖乙所示的隨時間t變化的電壓，UMN=U0sin
π
T
t（0≤t≤T），UMN=U0（t＞T）（式中U0=
3eB2R2
m
，T已知），質(zhì)量為m、電荷量為e的質(zhì)子連續(xù)不斷地經(jīng)s1進入M、N間的電場，接著通過s2進入磁場．（質(zhì)子通過M、N的過程中，板間電場可視為恒定，質(zhì)子在s1處的速度可視為零，質(zhì)子的重力及質(zhì)子間相互作用均不計．）
（1）質(zhì)子在哪些時間段內(nèi)自s1處進入板間，穿出磁場后均能打到收集屏PQ上？
（2）質(zhì)子從進入s1到穿出金屬網(wǎng)罩經(jīng)歷的時間記為t′，寫出t′與UMN之間的函數(shù)關(guān)系（tanx=a 可表示為x=arctana）
（3）若毎秒鐘進入s1的質(zhì)子數(shù)為n，則收集屏PQ電勢穩(wěn)定后的發(fā)熱功率為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，M和N為水平放置的金屬板，板長L=1.4m，板間距離d=0.3m．兩板間有勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=1.3×10-3T．現(xiàn)在MN之間加上按圖乙變化的電壓．現(xiàn)有一束a粒子從兩板的中間軸線以v0射入，已知v0=4×103m/s，ma=6.5×10-27kg，qa=3.2×10-19，（不計粒子的重力，π取3.2）試問：
（1）a粒子能否穿過金屬板間？若能穿過，所需時間多少？
（2）a粒子的運動軌跡怎樣？（在圖丙中畫出軌跡圖）
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