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(2017·重庆二外高二周清)如图所示,微粒A位于一定高度处,其质量m= kg,...

(2017·重庆二外高二周清)如图所示,微粒A位于一定高度处,其质量m= kg,带电荷量q=+ C,质量未知的塑料长方体空心盒子B位于水平地面上,与地面间的动摩擦因数μ=0.1。B上表面的下方存在着竖直向上的匀强电场,场强大小 N/C,B上表面的上方存在着竖直向下的匀强电场,场强大小为0.5E,B上表面开有一系列略大于A的小孔,孔间距满足一定的关系,使得A进出B的过程中始终不与B接触,当A以的速度从孔1竖直向下进入B的瞬间,B恰以的速度向右滑行,设B足够长,足够高且上表面的厚度不计,取,A恰能顺次从各个小孔进出B,试求:

(1)从A第一次进入B至B停止运动的过程中,B通过的总路程s;

(2)B上至少要开多少个小孔,才能保证A始终不与B接触;

(3)从右到左,B上表面各相邻小孔之间的距离分别为多大?

 

(1) (2)N=5 (3) 【解析】(1)A在B内、外运动时,B的加速度大小 a==μg=1 m/s2 B全过程做匀减速直线运动,所以通过的总路程 (2)A第二次进入B之前,在B内运动的加速度大小 运动的时间 在B外运动的加速度大小a2=20 m/s2 运动的时间 A从第一次进入B到第二次进入B的时间t=t1+t2=0.3 s A运动一个周期B减少的速度为Δv=at=0.3 m/s 从小球第一次进入B到B停下,A运动的周期数为 故要保证小球始终不与B相碰,B上的小孔个数至少为N=2n+1=5 (3)由于B向右做匀减速直线运动,经0.6 s速度减为零,由逆向思维可知,B向左做初速度为零的匀加速直线运动了0.6 s,每经过0.1 s,其位移大小之比为1:3:5:7:9:11,共有(1+3+5+7+9+11)份即36份,所以,从右到左,B上表面各相邻小孔之间的距离分别为;;;。 【名师点睛】该题是较为复杂的往复运动,要求同学们能正确分析每个过程的受力情况,求出加速度、时间和位移,要求较高,难度较大。  
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(2017·广东汕头潮阳高二期中)如图所示,有一电子(电量用e表示)经电压U0加速后,进入两板间距为d,电压为U的平行金属板间。若电子从两板正中间射入,且正好能穿出电场,求:

(1)金属板AB的长度;

(2)电子穿出电场时的动能

 

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(2017·福建福州八县一中高二联考)如图所示,极板A、B、K、P连入电路,极板PKAB之间分别形成电场,已知电源的电压恒为E=300 V,电阻R1=20 kΩ,R2=10 kΩ,AB两极板长L=6.0×10–2 m,电荷量q=–1.6×10–18 C、质量m=1.0×10–29 kg,从极板K中心经P、K间电场加速后,沿A、B中线进入电场中发生偏转,恰好从B板的右边缘飞出。(极板间电场可视为匀强电场且不考虑极板边缘效应,不计粒子重力)求:

(1)极板PK之间电压UPKAB之间电压UAB

(2)粒子刚进入偏转极板AB时速度v0

(3)两极板AB的间距d。

 

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(2017·北京昌平区高三期末)如图所示,带有等量异种电荷平行金属板M、N竖直放置,M、N两板间的距离d=0.5 m。现将一质量m=1×10–2 kg、电荷量q=4×10–5 C的带电小球从两极板上方的A点以v0=4 m/s的初速度水平抛出,A点距离两板上端的高度h=0.2 m;之后小球恰好从靠近M板上端处进入两板间,沿直线运动碰到N板上的C点,该直线与曲线的末端相切。设匀强电场只存在于M、N之间,不计空气阻力,取g=10 m/s2。求:

(1)小球到达M极板上边缘B位置时速度的大小和方向;

(2)M、N两板间的电场强度的大小和方向;

(3)小球到达C点时的动能。

 

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(2017·湖北黄冈中学高二周末考)如图所示,两平行金属板A、B长L=8 cm,两板间距离d=8 cm,A板比B板电势高300 V,一不计重力的带正电的粒子电荷量q=10–10 C,质量m=10–20 kg,沿电场中心线RD垂直电场线飞入电场,初速度v0=2×106 m/s,粒子飞出平行板电场后可进入界面MN、PS间的无电场区域。已知两界面MN、PS相距为12 cm,D是中心线RD与界面PS的交点。

(1)粒子穿过MN时偏离中心线RD的距离以及速度大小?

(2)粒子到达PS界面时离D点的距离为多少?

(3)设O为RD延长线上的某一点,我们可以在O点固定一负点电荷,使粒子恰好可以绕O点做匀速圆周运动,求在O点固定的负点电荷的电量为多少?(静电力常数k=9.0×109 N·m2/C2,保留两位有效数字)

 

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(2017·山西大学附中高二期中)飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析。飞行时间质谱仪主要由脉冲阀、激光器、加速电场、偏转电场和探测器组成,探测器可以在轨道上移动以捕获和观察带电粒子。整个装置处于真空状态。加速电场和偏转电场电压可以调节,只要测量出带电粒子的飞行时间,即可以测量出其比荷。如图所示,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生不同价位的离子,自a板小孔进入a、b间的加速电场,从b板小孔射出,沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区,到达探测器。已知加速电场ab板间距为d,偏转电场极板M、N的长度为L1,宽度为L2。不计离子重力及进入a板时的初速度。

(1)设离子的比荷为k(k=q/m),当a、b间的加速电压为U1,在M、N间加上适当的电压U2,试求离子进入偏转电场时的初速度v;以及探测器偏离开中线的距离y。

(2)当a、b间的电压为U1时,在M、N间加上适当的电压U2,离子从脉冲阀P喷出到到达探测器的全部飞行时间为t。请推导出离子比荷k的表达式。

 

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