练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    19．如图，由A、B两平行金属板构成的电容器放置在真空中，电容为C，原来不带电．电容器的A板接地，并且中心有一个小孔，通过这个小孔向电容器中射入电子，射入的方向垂直于极板，射入的速度为v0，如果电子的发射是一个一个地单独进行，即第一个电子到达B板后再发射第二个电子，并且所有到达板的电子都留在B板上．随着电子的射入，两极板间的电势差逐渐增加，直至达到一个稳定值，已知电子的质量为m，电荷量为q，电子所受的重力忽略不计，两板的距离为l．
    （1）当板上聚集了n个射来的电子时，两板间电场的场强E多大？
    （2）最多能有多少个电子到达B板？
    （3）到达B板的第一个电子和最后一个电子在两板间运动的时间相差多少？

    分析 （1）当B板吸收了N个电子时电容器所带电荷量为Q=Ne，由电容的定义式C=$\frac{Q}{U}$求电势差，由E=$\frac{U}{d}$求出场强E．．
    （2）电子经过U0的电压加速后，进入A、B板间的动能为eU0，进入A、B板间电场后做减速运动．随着B板电荷增加，电子在A、B间的加速度越来越大，直至电子到达B板的速度为零，此时A、B板间的电压达到最大值Um根据动能定理求解．
    （3）第一个电子在两板间作匀速运动，最后一个电子在两板间作匀减速运动，到达B板时速度为零，由运动学求解时间差．

    解答 解：（1）当B板上聚集了n个射来的电子时，两板间的电势差为：
      U=$\frac{Q}{C}$=$\frac{ne}{C}$
    内部电场为匀强电场，
    场强为：E=$\frac{U}{l}$=$\frac{ne}{Cl}$
    （2）设最多能聚集N+1个电子，第N+1个射入的电子到达B板时速度减为零．此时两板间的电势差为：
      U1=$\frac{{Q}_{1}^{\;}}{C}$=$\frac{Ne}{C}$
    对此后再射入的电子，根据动能定理有
    -eU1=0-$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$
    联立解得：N=$\frac{Cm{v}_{0}^{2}}{2{e}_{\;}^{2}}$
    故最多能到达B板的电子数为Nm=N+1=$\frac{Cm{v}_{0}^{2}}{2{e}_{\;}^{2}}$+1
    （3）第一个电子在两板间作匀速运动，运动时间为：
      t1=$\frac{l}{{v}_{0}^{\;}}$
    最后一个电子在两板间作匀减速运动，到达B板时速度为零，运动时间为：
    t2=$\frac{l}{v}$=$\frac{2l}{{v}_{0}^{\;}}$
    二者时间差为：
    △t=t2-t1=$\frac{l}{{v}_{0}^{\;}}$．
    答：（1）当板上聚集了n个射来的电子时，两板间电场的场强E为$\frac{ne}{Cl}$．
    （2）最多能有$\frac{Cm{v}_{0}^{2}}{2{e}_{\;}^{2}}$+1个电子到达B板．
    （3）到达B板的第一个电子在两板间运动的时间和最后一个电子在两板间运动的时间相差为$\frac{l}{{v}_{0}^{\;}}$．

    点评 本题是带电粒子在电场中直线加速和减速与电容器有关知识的综合，关键要掌握电容的定义式C=$\frac{Q}{U}$，并运用动能定理求解．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    18．如图所示，电阻R1=20Ω，R3=10Ω，平行金属板电容器的电容C=10-4F，两板间距离为d=5cm，A，B两点电压为U0=30V，在平行金属板之间，一质量为m=2×10-3kg、带电量为q=10-4C的液滴保持静止状态（取g=10m/s2）求：
    （1）电容器的电量；
    （2）R2的电阻值．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    10．如图所示，在一对平行且足够长的金属导轨的上端连接一阻值为R=1Ω的定值电阻，两导轨在同一平面内，与水平面夹角θ=37°，质量为m=0.1kg，长为L=1.0m的水平导体棒ab垂直于导轨，导轨间距也为L，现使导体棒从靠近电阻处由静止开始下滑，已知导体棒电阻为r=1Ω，导体棒与金属导轨间的动摩擦因数μ=0.5，整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B=1T．g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
    （1）刚释放时，导体棒的加速度大小；
    （2）运动过程中，导体棒的最大速率；
    （3）导体棒从静止开始到下滑距离为x=0.1m过程中（导体棒已达最大速率），电阻R上产生的焦耳热．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    7．如图所示，用三根长为L的绝缘细线悬挂着两个质量均为m，带电量分别为+q和-q的小球，若加一水平向左的匀强电场，使细线被拉紧处于平衡状态，分析：
    （1）场强E的大小应满足什么条件？
    （2）若剪断OB细线，试画出系统重新平衡后的状态图，并求出此时OA的拉力．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    14．轻质弹簧原长为2R，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为2m的物体静止释放，当弹簧被压缩到最短时，其长度为R．现将弹簧一端固定在倾角为30°的固定直轨道AC的底端A处，另一端位于直轨道上B处，弹簧处于自然状态，直轨道与一半径为$\sqrt{3}$R的光滑圆弧轨道相切于C点，BC=5R，A、B、C、D位于同一竖直平面内．质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑，将弹簧压缩至最短时到达E点（图中未画出），此时弹簧长度为R，重力加速度大小为g．
    （1）求物块P与直轨道间的动摩擦因数μ．
    （2）求物块P被弹簧弹回时到达的最高点离C点的距离d．
    （3）改变物块P的质量，将P推至E点，从静止开始释放．已知P能够到达圆弧轨道，且在圆弧轨道上运动时始终不脱离轨道，试确定P的质量的取值范围．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    4．如图所示，在铅板A中心处有一个放射源C，它能向各个方向不断地射出速度大小相等的电子流，B为金属网，M为紧靠金属网外侧的荧光屏，电子打在荧光屏上会使其发出荧光，A和B连接在分压电路上，它们相互平行且正对面积足够大．已知电源电动势为E，滑动变阻器的最大电阻是电源内阻的4倍，A、B间距为d，电子质量为m，电量为e，闭合电键k，不计电子运动所形成的电流对电路的影响、忽略重力作用．
    （1）当图中滑动变阻器的滑片置于变阻器中点时，求A、B间的场强大小EAB；
    （2）当图中滑动变阻器的滑片置于变阻器最右端时，若电子流初速率为v0，求电子打到荧光屏的速率；
    （3）若移动变阻器的滑片移至某位置，荧光屏上形成的亮斑最小面积为S，求出此时电子刚离开放射源C的初速度大小．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    11．如图所示，M、N为固定的等量异种点电荷，带电粒子在电场中运动，运动轨迹与等量异种电荷在同一平面内，A、B、C为轨迹上的三个点．带电粒子仅受电场力作用，其在A、B、C点的电势能大小分别为EPa、EPb、EPc，速度大小分别为va、vb、vc，则（　　）
    A．EPa=EPc＞EPb，va=vc＞vbB．EPb＞EPa=EPc ，va=vc＞vb
    C．EPa=EPc＞EPb，vb＞vc=vaD．EPb＞EPa=EPc，vb＞vc=va

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    8．关于加速度的概念，正确的说法是（　　）
    A．加速度就是增加出来的速度
    B．加速度越大，表示物体速度变化越快
    C．加速度减小时速度必然随着减小
    D．加速度增大，速度一定增大

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    9．质量为m的物体以v在粗糙倾角为a的斜面顶部滑下，动摩擦因数μ（μ＜tana），求此时物体的加速度？

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案