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如图甲所示,真空中水平放置的相距为d的平行金属板板长为L,两板上加有恒定电压后,板间可视为匀强电场。在t=0时,将图乙中所示的交变电压加在两板上,这时恰有一个质量为m、电荷量为q的带电粒子从两板正中间以速度v0水平飞入电场。若此粒子离开电场时恰能以平行于两板的速度飞出(粒子重力不计),求:
(1)两板上所加交变电压的频率应满足的条件;
(2)该交变电压的取值范围。
解:(1)带电粒子在电场中运动时间每经过一个周期,其在垂直于金属板方向的速度变为零,粒子的速度即恢复为入射时状态——平行于金属板,所以交变电压的频率应满足方程,所以
(2)因带电粒子在垂直于金属板方向做单方向的反复的加速、减速运动,每次加速和减速过程中在垂直金属板方向的位移大小都相等,其大小
欲使粒子恰能以平行于金属板的速度飞出,则应有
整理得U0(n=1,2。3,……)
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图甲所示,真空中的电极K连续不断地发出电子(电子的初速度可忽略不计),经电压为u的电场加速,加速电压u随时间t变化的图象如图乙所示.每个电子通过加速电场的过程时间极短,可认为加速电压不变.电子被加速后由小孔S穿出,沿两个彼此靠近且正对的水平金属板A、B间中轴线从左边缘射入A、B两板间的偏转电场,A、B两板长均为L=0.20m,两板之间距离d=0.050m,A板的电势比B板的电势高.A、B板右侧边缘到竖直放置的荧光屏P(面积足够大)之间的距离b=0.10m.荧光屏的中心点O与A、B板的中心轴线在同一水平直线上.不计电子之间的相互作用力及其所受的重力,求:
(1)要使电子都打不到荧光屏上,则A、B两板间所加电压U应满足什么条件;
(2)当A、B板间所加电压U'=50V时,电子打在荧光屏上距离中心点O多远的范围内.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图甲所示,真空中两水平放置的平行金属板C、D,上面分别开有正对的小孔O1、O2,金属板C、D接在正弦交流电源上,两板C、D间的电压Ucd随时间t变化的图象如图乙所示,t=0时刻开始,从小孔O1处不断飘入质量 m=3.2×10-25kg、电荷量q=1.6×10-19 c的带正电的粒子(设飘入速度很小,可视为零),在D板外侧有以MN为边界的匀强磁场,与金属板相距d=10cm,匀强磁场的磁感应强度大小B=0.1T,方向如图甲所示,粒子的重力及粒子之间的相互作用力不计.平行金属板C、D之间的距离足够小,粒子在两板间的运动时间可以忽略不计,求:
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(1)带电粒子经小孔O2进入磁场后能飞出磁场边界的最小速度为多大??
(2)从0到0.04末的时间内,哪些时刻飘入小孔O1的粒子能穿过电场并飞出磁场边界??
(3)磁场边界有粒子射出的长度范围.(保留一位有效数字)

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图甲所示,真空中一束波长为λ的单色光射向某一透明介质,若入射角i=45°,折射角r=30°,则该单色光在介质中的波长λ?=
 
;一声波由介质1进入介质2,其波线如图乙所示,入射角i?=30°,若该声波在介质1中波速为340m/s,在介质2中的波速为340
3
m/s,则折射角r?为
 

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图甲所示,真空中两水平放置的平行金属板C、D上分别开有正对的小孔O1和O2,两板接在交流电源上,两板间的电压uCD随时间t变化的图线如图乙所示.从t=0时刻开始,从C板小孔O1处连续不断飘入质量m=3.2×10-25kg、电荷量q=1.6×10-19C的带正电的粒子(飘入速度很小,可忽略不计).在D板上方有以MN为水平上边界的匀强磁场,MN与D板的距离d=10cm,匀强磁场的磁感应强度为B=0.10T,方向垂直纸面向里,粒子受到的重力及粒子间的相互作用力均可忽略不计,平行金属板C、D之间距离足够小,粒子在两板间的运动时间可忽略不计.求(保留两位有效数字):
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(1)在C、D两板间电压U0=9.0V时飘入小孔O1的带电粒子进入磁场后的运动半径;
(2)从t=0到t=4.0×10-2s时间内飘入小孔O1的粒子能飞出磁场边界MN的飘入时间范围;
(3)磁场边界MN上有粒子射出的范围的长度.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2009?海淀区二模)如图甲所示,真空中两水平放置的平行金属板C、D,上面分别开有两对正对的小孔O1、O2和O3、O4,O2与O3之间的距离d=20cm.金属板C、D接在正弦交流电源上,C、D两板间的电压UCD随时间t变化的图线如图乙所示.t=0时刻开始,从C板小孔O1处连续不断飘入质量m=3.2×10-25kg、电荷量q=1.6×10-19C的带正电的粒子(飘入速度很小,可忽略不计).在D板外侧有范围足够大匀强磁场,磁感应强度大小B=0.1T,方向垂直纸面向里,粒子受到的重力及粒子间的相互作用力均可忽略不计,平行金属板C、D之间距离足够小,粒子在两板间的运动时间可忽略不计.(取π近似等于3)

(1)带电粒子若经磁场的作用后恰能进入小孔O3,则带电粒子从小孔O2进入磁场时的速度为多大?
(2)在什么时刻飘入小孔O1的粒子,恰好能够进入小孔O3
(3)经过小孔O3进入C、D两板间的粒子,从小孔O4射出时的动能为多大?

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