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(2014秋•太原期中)如图1所示的平行板电容器,板间距为d,两板所加电压随时间...

(2014秋•太原期中)如图1所示的平行板电容器,板间距为d,两板所加电压随时间的变化如图2所示,t=0时刻,质量为m、带电量为q的粒子以平行于极板的速度v0射入电容器,t=3T时斜射出电容器,不计带电粒子的重力,求:

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(1)平行板电容器板长L;

(2)粒子射出电容器时速度方向偏转的角度的正切值;

(3)粒子射出电容器时垂直极板方向偏转的距离y.

 

(1)平行板电容器板长是3v0T; (2)粒子从射入到射出电容器时速度偏转的角度的正切值; (3)粒子从射入到射出电容器时竖直方向偏转的位移.   【解析】 试题分析:(1)带电粒子在电场中受电场力作用做匀加速直线运动,在垂直电场方向粒子做匀速直线运动,根据运动的合成与分解求解板长L; (2)根据电压随时间变化的图象知,在T﹣2T时间内板间无电场,粒子不受力做匀速直线运动,根据运动的合成与分解求解粒子在电场中偏转的倾角; (3)同样根据有电场时粒子在竖直方向做匀加速直线运动,没有电场时在竖直方向做匀速运动,分三段考虑粒子偏转的位移. 【解析】 (1)带电粒子在电场中运动的时间t=3T,由题意知,带电粒子在电场方向上做匀变速运动,在垂直电场方向上不受力做匀速直线运动,所以有: 平行板电容器极板长度L=v0t=3v0T (2)粒子在电容器中运动时,在电场方向做匀加速运动,在垂直电场方向做匀速直线运动,根据电场图象可知: 在0﹣T的时间里,粒子在电场方向(垂直板的方向)做匀加速运动,加速度a=,初速度为0,末速度为aT 在T﹣2T时间里,粒子不受电场力作用(垂直板的方向)粒子做速度v=aT的匀速直线运动 在2T﹣3T时间里,粒子在电场方向做初速度v=aT的匀加速直线运动,加速度a=则末速度为2aT 所以粒子在垂直板的方向即y方向的末速度为vy=2aT=2 粒子在平行板的方向即x方向的末速度vx=v0 射出电容器时,偏转角度为φ,则tgφ= (3)由(2)分析知,粒子在0~T,垂直板的方向做初速度为0的匀加速直线运动,加速度a=,时间t=T,所以在y方向偏转的位移 T~2T,垂直板的方向做初速度v=aT的匀速直线运动,则在y方向偏转的位移; 2T~3T,垂直板的方向做初速度v=aT,加速度a=的匀加速直线运动,故在y方向偏转的位 = 所以在粒子射出电场的3T时间内竖直方向偏转的位移 答:(1)平行板电容器板长是3v0T; (2)粒子从射入到射出电容器时速度偏转的角度的正切值; (3)粒子从射入到射出电容器时竖直方向偏转的位移.
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(1)小球通过D点时速度的大小;

(2)小球通过与圆心等高的C点时对轨道的压力;

(3)A、B两点的距离x.

 

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(8分)(2014秋•太原期中)如图,一水平放置的平行板电容量的两极板间距为d=15cm,极板间有恒定电压,上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计).在小孔正上方距上板h=10cm处的P点,一质量为m=3×10﹣6kg,带电量q=﹣2.5×10﹣8C的油滴自P点自由下落,经过小孔进入电容器,到达N板处(未与极板接触)速度恰为零,问(g=10m/s2):

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(1)M、N两板哪个极板电势高?其间电场强度是多大?

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(1)电子射入偏转电场时的速度;

(2)电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量y.

 

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(8分)(2014秋•太原期中)在如图所示的电路中,R1=2Ω,R2=4Ω,当开关S闭合时,R2上消耗的电功率为4W,当开关S断开时,电压表示数为4.5V,求电源的电动势和内阻值.

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(2)匀强电场的电场强度E.

 

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