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2016-04-05
9.如图所示,两平行金属板间有一匀强电场,板长为L,板间距离为d,在板右端L处有一竖直放置的光屏M,一带电荷量为q,质量为m的质点从两板中央射入板间,最后垂直打在M屏上,则下列结论正确的是( )
A.板间电场强度大小为mg/q
B.板间电场强度大小为2mg/q
C.质点在板间的运动时间和它从板的右端运动到光屏的时间相等
D.质点在板间的运动时间大于它从板的右端运动到光屏的时间
【答案】选BC.
【详解】当质点所受电场力方向向上且大于重力时,质点才可能垂直打到屏上.由运动的合成与分解,可知质点在水平方向上一直做匀速直线运动,所以质点在电场中做类平抛运动的时间和在重力场中做斜上抛运动的时间相等.由运动规律可知质点在水平方向上做匀速直线运动,vx=v0;在竖直方向上:在电场中vy=at,如图所示,离开电场后质点做斜上抛运动,vy=gt,由此运动过程的对称性可知a=g,由牛顿第二定律得:qE-mg=ma=mg,解得:E=2mg/q.故B、C正确.
10.如图甲所示,两平行金属板竖直放置,左极板接地,中间有小孔,右极板电势随时间变化的规律如图乙所示,电子原来静止在左极板小孔处,不计电子的重力,下列说法正确的是( )
A.从t=0时刻释放电子,电子始终向右运动,直到打到右极板上
B.从t=0时刻释放电子,电子可能在两极间振动
C.从t=T/4时刻释放电子,电子可能在两板间振动,也可能打到右极板上
D.从t=3T/8时刻释放电子,电子必将打到左极板上
【答案】AC
【详解】若t=0时刻释放电子,电子将重复先加速后减速,直到打到右极板,不会在两板间振动,所以A正确,B错误;若从t=T/4时刻释放电子,电子先加速T/4,再减速T/4,有可能电子已达到右极板,若此时未达到右极板,则电子将在两极板间振动,所以C正确;同理,若从t=3T/8时刻释放电子,电子有可能达到右极板,也有可能从左极板射出,这取决于两极间的距离,所以D错误.
二、非选择题
11.如图所示,甲图是用来使带正电的离子加速和偏转的装置,乙图为该装置中加速与偏转电场的等效模拟,以y轴为界,左侧为沿x轴正向的匀强电场,场强为E.右侧为沿y轴负方向的匀强电场.已知OA⊥AB,OA=AB,且OB间的电势差为U0,若在x轴的C点无初速度地释放一个电荷量为q、质量为m的正离子(不计重力),结果正离子刚好通过B点,求:
(1)CO间的距离d;
(2)粒子通过B点的速度大小.
【答案】(1)U04E (2)5qU02m
【详解】(1)设正离子到达O点的速度为v0(其方向沿x轴的正方向)
则正离子由C点到O点由动能定理得:
qEd=12mv02-0①
而正离子从O点到B点做类平抛运动,则:
OA=12•qU0OA•mt2②
AB=v0t③
而OA=AB④
由①②③④得d=U04E.
(2)设正离子到B点时速度的大小为vB,正离子从C到B过程中由动能定理得:
qEd+qU0=12mvB2-0,解得vB=5qU02m.
12.如图所示,一光滑斜面的直角点A处固定一带电荷量为+q、质量为m的绝缘小球,另一同样小球置于斜面顶点B处,已知斜面长为L,现把上部小球从B点由静止自由释放,球能沿斜面从B点运动到斜面底端C处,求:
(1)小球从B处开始运动到斜面中点D处时的速度;
(2)小球运动到斜面底端C处时,球对斜面的压力是多大?
【答案】(1)gL2 (2)32mg-2kq23L2
【详解】由于小球沿斜面下滑过程中所受电场力为变力,因此不能用功的定义来求解,只能用动能定理求解
(1)由题意知:小球运动到D点时,由于AD=AB,所以有电势φD=φB,即UDB=φD-φB=0①
则由动能定理得:mgL2sin30°=12mv2D-0②
联立①②解得:vD=gL2③
(2)当小球运动至C点时,对球受力分析如图所示,则由平衡条件得:
FN+F库sin30°=mgcos30°④
由库仑定律得:
F库=kq2(Lcos30°)2⑤
联立④⑤得:
FN=32mg-23kq2L2
由牛顿第三定律得:FN′=FN=32mg-2kq23L2.
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