2、兩平行金屬板相距為d,加上如圖2(b)所示的方波形電壓,電壓的最大值為U0,周期為T,F有一離子束,其中每個離子的質量為m,電量為q,從與兩板等距處沿著與板平行的方向連續(xù)地射入兩板間的電場中。設離子通過平行板所需的時間恰為 T(與電壓變化周期相同),且所有離子都能通過兩板間的空間打在右端的熒光屏上。試求:離子擊中熒光屏上的位置的范圍。(也就是與O’點的最大距離與最小距離)。重力忽略不計。
分析與解: 各個離子在電場中運動時,其水平分運動都是勻速直線運動,而經過電場所需時間都是T,但不同的離子進入電場的時刻不同,由于兩極間電壓變化,因此它們的側向位移也會不同。 當離子在t=0,T,2T……時刻進入電場時,兩板間在T/2時間內有電壓U0,因而側向做勻加速運動,其側向位移為y1,速度為V。接著,在下一個T/2時間內,兩板間沒有電壓,離子以V速度作勻速直線運動,側向位移為y2,如圖2-3所示。這些離子在離開電場時,側向位移有最大值,即(y1+y2)。
當離子在T=t/2,3/2T,5/2T……時刻進入電場時,兩板間電壓為零,離子在水平方向做勻速直線運動,沒有側向位移,經過T/2時間后,兩板間有電壓U0,再經過T/2時間,有了側向位移y1,如圖2-3所示。這些離子離開電場時有側向位移的最小值,即y1。
當離子在上述兩種特殊時刻之外進入電場的,其側向位移值一定在(y1+y2)與y1之間。根據上述分析就可以求出側向位移的最大值和最小值。所以,離子擊中熒光屏上的位置范圍為:
3、如圖3所示,R1=R2=R3=R4=R,電鍵S閉合時,間距為d的平行板電容器C 的正中間有一質量為m,帶電量為q的小球恰好處于靜止狀態(tài);電鍵S斷開時,小球向電容器一個極板運動并發(fā)生碰撞,碰撞后小球帶上與極板同種性質的電荷。設碰撞過程中沒有機械能損失,小球反彈后恰好能運動到電容器另一極板。若不計電源內阻,求:(1)電源的電動勢,(2)小球與極板碰撞后的帶電量。
分析與解:(1)電鍵S閉合時,R1、R3并聯與R4串聯,(R2中沒有電流通過)
UC=U4=(2/3)ε 對帶電小球有:mg=qE=qUC/d=(2/3)qε/d 得:ε=(3/2)mgd/q (2)電鍵S斷開后,R1、R4串聯,則UC’=ε/2=(3/4)mgd/q [1] 小球向下運動與下極板相碰后,小球帶電量變?yōu)閝’,向上運動到上極板,全過程由動能定理得:mgd/2-qUC’/2-mgd+q’UC’=0 [2] 由[1][2]式解得:q’=7q/6。4、如圖4所示為矩形的水平光滑導電軌道abcd,ab邊和cd邊的電阻均為5R0,ad邊和bc邊長均為L,ad邊電阻為4R0,bc邊電阻為2R0,整個軌道處于與軌道平面垂直的勻強磁場中,磁感強度為B。軌道上放有一根電阻為R0的金屬桿mn,現讓金屬桿mn在平行軌道平面的未知拉力F作用下,從軌道右端以速率V勻速向左端滑動,設滑動中金屬桿mn始終與ab、cd兩邊垂直,且與軌道接觸良好。ab和cd邊電阻分布均勻,求滑動中拉力F的最小牽引功率。
分析與解:mn金屬桿從右端向左端勻速滑動切割磁感線產生感應電動勢,mn相當于電源,其電路為內電路,電阻為內電阻。當外電阻最大時,即當mn滑到距離ad=(2/5)ab時,此時電阻Rmadn=Rmbcn=8R0時,外阻最大值Rmax=4R0,這時電路中電流最小值:Imin=ε/(Rmax+r)=BLV/(4R0+R0)=BLV/5R0 所以,Pmin=FminV=BLIminV=BLVBLV/5R0=B2L2V2/5R0本文來自:逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaokao/503296.html
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