题目列表(包括答案和解析)
如图(甲)所示,A、B是在真空中平行正对放置的金属板,在两板间加上电压后,它们之间的电场可视为匀强电场.A、B两极板间距离d=10 cm.在A、B两极板上加如图(乙)所示的交变电压,t=0时,A板电势比B板电势高,电势差U0=2000 V.一个比荷q/m=1.0×107 C/kg的带负电的粒子在t=0时从B板附近由静止开始运动,不计粒子所受重力.
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(1)若要粒子撞击A板时具有最大速率,则两极板间所加交变电压的频率最大不能超过多少?
(2)如果其它条件都保持不变,只是使交变电压的频率在上述最大频率的基础上再逐渐变大,定性画出粒子撞击A板时的速率v与频率f的关系图象.这个图象上将出现一系列的极值,求出所有这些极值点的坐标值.
如图所示为一种获得高能粒子的装置.环形区域内存在垂直纸面向外,大小可调的匀强磁场.M、N为两块中心开有小孔的极板,每当带电粒子经过M、N板时,都会被加速,加速电压均为U;每当粒子飞离电场后,M、N板间的电势差立即变为零.粒子在M、N间的电场中一次次被加速,动能不断增大,而绕行半径R不变(M、N两极板间的距离远小于R).当t=0时,质量为m,电荷量为+q的粒子静止在M板小孔处
(1)求粒子绕行n圈回到M板时的动能En;
(2)为使粒子始终保持在圆轨道上运动,磁场必须递增;求粒子绕行第n圈时磁感应强度B的大小;
(3)求粒子绕行n圈所需总时间tn.
如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,第一四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里.位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在0~3t0时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极边缘的影响).
已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时,刻经极板边缘射入磁场.上述m、q、l、t0、B为已知量.(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况)
(1)求电压U0的大小.
(2)求t0时刻进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径.
(3)带电粒子在磁场中的运动时间.
如图所示,光滑的平行导轨P、Q相距L=1 m,处在同一水平面内,导轨左端接有如图所示的电路.其中水平放置的两平行金属板间距离d=10 mm,定值电阻R1=R3=8 Ω,R2=2 Ω,金属棒ab电阻r=2 Ω,导轨电阻不计,磁感应强度B=0.3 T的匀强磁场竖直向下穿过导轨平面.金属棒ab沿导轨向右匀速运动,当电键S闭合时,两极板之间质量m=1×10-14 kg、带电荷量q=-1×10-15 C的粒子以加速度a=7 m/s2向下做匀加速运动,两极板间的电压为________V;金属棒ab运动的速度为________m/s.
如图所示,光滑的平行导轨P、Q相距l=1 m,处在同一水平面中,导轨左端接有如图所示的电路,其中水平放置的平行板电容器C两极板间距离d=10 mm,定值电阻R1=R3=8 Ω,R2=2 Ω,导轨电阻不计,磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场竖直向下穿过导轨平面,当金属棒ab沿导轨向右匀速运动(开关S断开)时,电容器两极板之间质量m=1×10-14 kg,带电荷量q=-1×10-25 C的粒子恰好静止不动;当S闭合时,粒子以加速度a=7 m/s2向下做匀加速运动,取g=10 m/s2,求:
(1)金属棒ab运动的速度多大?电阻多大?
(2)S闭合后,使金属棒ab做匀速运动的外力的功率多大?
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