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(18分)如图甲所示,长为l、相距为d的两块正对的平行金属板AB和CD与一电源相连(图中未画出电源),B、D为两板的右端点,两板间电压的变化如图乙所示,在金属板B、D端的右侧有一

网友投稿  2023-04-12 00:00:00  互联网

◎ 题目

(18分) 如图甲所示,长为l、相距为d的两块正对的平行金属板AB和CD与一电源相连(图中未画出电源),B、D为两板的右端点,两板间电压的变化如图乙所示,在金属板B、D端的右侧有一与金属板垂直放置的荧光屏MN,荧光屏距B、D端的距离为l,质量为m,电荷量为e的电子以相同的初速度v0从极板左边中央沿平行极板的直线O1O2连续不断地射入。已知所有的电子均能够从金属板间射出,且每个电子在电场中运动的时间与电压变化的周期相等,忽略极板边缘处电场的影响,不计电子的重力以及电子之间的相互作用。求

(1)t=0和t=T/2时刻进入两板间的电子到达金属板B、D端界面时偏离O1O2的距离之比
(2)两板间电压U0的最大值
(3)电子在荧光屏上分布的最大范围

◎ 答案

见解析

◎ 解析


试题分析:(1)t=0时刻进入两板间的电子先沿O1O2方向做匀速运动,即有v0,而后在电场力作用下做类平抛运动,在垂直于O1O2方向做匀加速运动,设到达B、D端界面时偏离O1O2的距离为y1,则y1
t=时刻进入两板间的电子先在时间内做抛物线运动到达金属板的中央,而后做匀速直线运动到达金属板B、D端界面.设电子到达金属板的中央时偏离O1O2的距离为y2,将此时电子的速度分解为沿O1O2方向的分量v0与沿电场方向的分量vE,并设此时刻电子的速度方向与O1O2的夹角为θ,电子沿直线到达金属板B、D端界面时偏离O1O2的距离为y2′,则有y2,tanθ=;解得y2′=,因此,y1:y2′=1:3.
(2)在t=(2n+1)(n=0,1,2…)时刻进入两板间的电子在离开金属板时偏离O1O2的距离最大,因此为使所有进入金属板间的电子都能够飞出金属板,应满足的条件为y2′≤,解得板间电太的最大值U0
(3)设t=nT(n=0,1,2…)时刻进入两板间的电子到达荧光屏上的位置与O2点的距离为Y1
t=(2n+1)(n=0,1,2…)时刻进入两板间的电子到达荧光屏上的位置与O2点的距离为Y2′,
电子到达荧光屏上分布在△Y=Y2-Y1范围内.当满足y2′=的条件时,△Y为最大.
根据题中金属板和荧光屏之间的几何关系,得到tanθ=
因此电子在荧光屏上分布的最大范围为△Y=Y2?Y1=y2′?y1

◎ 知识点

    专家分析,试题“(18分)如图甲所示,长为l、相距为d的两块正对的平行金属板AB和CD与一电源相连(图中未画出电源),B、D为两板的右端点,两板间电压的变化如图乙所示,在金属板B、D端的右侧有一…”主要考查了你对  【带电粒子在复合场中的运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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