高三物理解答题中等难度题
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如图甲所示,M、N 为一对竖直放置的平行金属板,中心各有一小孔 P 和 Q,PQ 连线 垂直金属板,现有质量 m=2.0×10-27 kg,电荷量 q=1.6×10-19C 带正电的粒子连续不断地从 小孔 P 飘入 M、N 板之间,带电粒子在小孔 P 处的初速可忽略。在 M、N 间加有如图乙所 示的交变电压,且 t=0 时 M 板电势高于 N 板电势。带电粒子在 M、N 间运动过程中,粒子 所受重力以及粒子之间的相互作用力均可忽略不计。
(1)如果两平行金属板间距离 d=5.0cm,求:①带电粒子从小孔 Q 中射出时的最大速度值;
② 在 t=0.125×10-5 s 时飘入小孔 P 的带电粒子到达小孔 Q 时的动能;
(2)如果在[n-(n+0.25)] ×10-5 s 时间内(n=0,1,2,......),由小孔 P 飘入的带 电粒子都能从小孔 Q 中射出,则两板间距离 d 应满足怎样的条件。
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如图所示,圆形匀强磁场半径R=l cm,磁感应强度B=IT,方向垂直纸面向里,其上方有一对水平放置的平行金属板M、N,间距d=1cm,N板中央开有小孔S。小孔位于圆心O的正上方,S与0的连线交磁场边界于A.两金属板通过导线与匝数为100匝的矩形线圈相连(为表示线圈的绕向,图中只画了2匝),线圈内有垂直纸面向里且均匀增加的磁场,穿过线圈的磁通量变化率为△Φ/△t=100Wb/s。位于磁场边界上某点(图中未画出)的离子源P,在纸面内向磁场区域发射速度大小均为v=5×105m/s,方向各不相同的带正电离子,离子的比荷q/m=5×107C/kg,已知从磁场边界A点射出的离子恰好沿直线AS进入M、N间的电场.(不计离子重力;离子碰到极板将被吸附)求:
(1)M、N之间场强的大小和方向;
(2)离子源P到A点的距离;
(3)沿直线AS进入M、N间电场的离子在磁场中运动的总时间(计算时取π=3).
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(原创)(18分)如图甲所示,平行放置的金属板A、B间电压为U0,中心各有一个小孔P、Q;平行放置的金属板C、D间电压变化规律如图乙,板长和板间距均为L;粒子接收屏M与D板夹角为. 现从P点处连续不断地有质量为 m、带电量为+q的粒子放出(粒子的初速度可忽略不计),经加速后从Q点射出,贴着C板并平行C板射入,经周期T粒子恰好通过C、D间电场(粒子间相互作用力忽略不计,重力不计,,).
(1)T与上述物理量之间应满足怎样的关系;
(2)若在t=0时刻进入C、D间电场的粒子恰从D板边缘飞出,则U为多少?并求此粒子射出时的速度v;
(3)在(2)的条件下,欲使从C、D间飞出的粒子汇聚在M板上某一点,并使在时刻进入C、D间的粒子垂直打在M板上,可在C、D右边某处加一垂直纸面的匀强磁场,试求磁感应强度B的大小和磁场的最小面积Smin.
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如图所示,A、B是竖直放置的中心带有小孔的平行金属板,两板间的电压为U1=100V,C、D是水平放置的平行金属板,板间距离为d=0.2m,板的长度为L=1m,P是C板的中点,A、B两板小孔连线的延长线与C、D两板的距离相等,将一个负离子从板的小孔处由静止释放,求:
(1)为了使负离子能打在P点,C、D两板间的电压应为多少?哪板电势高?
(2)如果C、D两板间所加的电压为4V,则负离子还能打在板上吗?若不能打在板上,它离开电场时发生的侧移为多少?
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如图所示,金属板板竖直平行放置,中心开有小孔,板间电压为金属板水平平行放置,间距为、板长为,其右侧区域有垂直纸面向里的匀强磁场。磁场边界与竖直边界的夹角为60°。现有一质量为,电荷量为的正电粒子,从极板的中央小孔处由静止出发,穿过小孔后沿EF板间中轴线进入偏转电场,从处离开偏转电场,平行AC方向进入磁场。若距磁场与两边界的交点距离为,忽略粒子重力及平行板间电场的边缘效应,试求:
(1)粒子到达小孔时的速度
(2) 两极板间电压
(3)要使粒子进入磁场区域后能从 边射出,磁场磁感应强度的最小值.
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如图所示,一对带电平行金属板A、B水平放置,上 下两极板间的电势差U=104V,两板间距d =10-2m, B板中央开有小孔S;金属板正下方有一半径R=10-2m的圆形的匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度的大小为B,磁场区域的圆心O位于小孔正下方.SO连线交圆的边界于P点.比荷的带正电粒子以速度从磁场外某处正对着圆心射向磁场区域,经过磁场的偏转作用,偏转的角度为60°。带电粒子恰好沿着OP方向从小孔S进入电场。带电粒子在SP间运动的时间忽略不计,带电粒子的重力不计。求:
(1)磁感应强度B的大小。
(2)带电粒子从进入磁场到最终离开磁场所用的时间。(取)
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