4. 解.(1)根据动能定理:
mglsin60° - qUBA = 0 - 0 ,
B、A两点的电势差
(2)电场强度
(3)小球到达B点时,悬线对小球的拉力T、重力沿半径方向的分力mgcos30°、电场力沿半径方向的分力qEcos60°的合力是向心力:
因为 vB = 0 ,
解得 T = mg。
3. 解:(1)两极间电压
内部场强
解出
(2)设最多能有n’个电子到达B板,则第n’个电子在到达B板时速度恰减为0。
满足
解出
(3)第1个电子在两板间作匀速运动,运动时间为
最后1个电子在两板间作匀减速运动,到达B板时速度恰为0,运动时间为
二者时间之差为
2.(1)200V/m;(2)-1V。
1.(1)当t=0时,电子进入场区,根据运动和力的关系,可画出粒子运动速度随时间变化的关系图象(如答图1所示)。由图象可知,因图线与时间轴所围的面积总在速度轴的正值一侧,说明粒子的位移方向总沿同一方向,即一直朝B板运动。由图象还可看出,粒子的具体运动情况是:先加速、再减速,当速度减为零后继而又开始加速、再减速……,如此不断循环地变化而向B板运动。
(2)当t=T/8时,电子进入场区,参照上述的方法分析,可以得出答案:电子时而向B板运动,时而向A板运动,最终到达B板。
(3)当t=3T/8时,电子进入场区,此时仍按上述思路画出粒子运动速度随时间变化的图象(如答图2所示)。由图象可知,粒子向正方向(B板)和负方向(A板)都将发生位移,得负方向的位移大于正方向的位移,所以粒子将在电压变化的第一个周期内被推出场区,而无法到达B板。
(4)对于t=T/2时电子进入场区的情况,依照上述思路分析得出的答案是:粒子在刚一进入场区时,即被推出,故也不能到达B板。
10.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。
9. 如图所示,水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接,圆弧的半径R=0.40m。在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×104 N/C。现有一质量m=0.10kg的带电体(可视为质点)放在水平轨道上与B端距离s=1.0m的位置,由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动,当运动到圆弧形轨道的C端时,速度恰好为零。已知带电体所带电荷q=8.0×10-5C,取g=10m/s2,求:
(1)带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度大小;
(2)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力大小;
(3)带电体沿圆弧形轨道运动过程中,电场力和摩擦力对带电体所做的功各是多少。
8.如图13,一长为L的绝缘细线下端系质量为m的金属小球,并带有 -q的电荷量,在细线的悬点o处放一带电荷量为+q的点电荷。要使金属球能在竖直平面内做完整的圆周运动,求:
(1)金属球在最高点的最小速度值是多大?
(2)如果金属球刚好通过最高点,则它通过最低点时的速度多大?
7. 如图12所示,有彼此平行的A、B、C三块金属板于电源相接,B、A间相距为d1,电压为U1;B、C间相距为d2,电压为U2,且U1<U2。一个电子(电荷量e质量m)从紧靠A极板处由静止释放,经电压U1加速后沿直线从B极板中央小孔进入BC极板间。若不计重力,求:
(1)电子在BC板间前进的距离L;
(2)电子往复运动的周期T。
6. 如图11所示,a 粒子从A点以v0的速度沿垂直电场线方向的直线AO方向射入电场,由B点飞出匀强电场时速度方向与AO方向成。已知a 粒子质量为m,电荷量为2e。求OB两点间电势差。
5. 某平行板电容器,当其所带电荷量增加ΔQ=2.0×10-9C时,两极板间电压增加了ΔU=5V。求:
(1)该电容器的电容是多少?
(2)当电容器两极板间电压为50V时,其所带电荷量为多少?
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