【題目】如圖a所示,燈絲K可以連續(xù)逸出不計(jì)初速度的電子,在KA間經(jīng)大小為U的加速電壓加速后,從A板中心小孔射出,再?gòu)腗、N兩極板的正中間以平行極板的方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng).M、N兩極板長(zhǎng)為L(zhǎng),間距為 L.如果兩板間加上如圖b所示的電壓UMN , 電子恰能全部射入如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,不考慮極板邊緣的影響,電子穿過(guò)平行板的時(shí)間極端,穿越過(guò)程可認(rèn)為板間電壓不變,磁場(chǎng)垂 離開(kāi)磁場(chǎng)的最短時(shí)間是多少?直紙面向里且范圍足夠大,不考慮電場(chǎng)變化對(duì)磁場(chǎng)的影響.已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,不計(jì)電子的重力及它們之間的相互作用力.求:

(1)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電壓UMN的峰值.
(2)已知t= 在時(shí)刻射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子恰好能返回板間,求勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大。
(3)從電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)開(kāi)始到離開(kāi)磁場(chǎng)的最短時(shí)間是多少.

【答案】
(1)解:電子在經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理可得:

eU=

由題意,在偏轉(zhuǎn)電壓出現(xiàn)峰值時(shí)進(jìn)入的電子恰好沿極板邊緣飛出電場(chǎng),

=

a=

L=v0t

聯(lián)立上以上幾式可得:Um=

答:偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電壓UMN的峰值為


(2)設(shè)在t= 時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度大小為v,v與v0之間的夾角為θ,

tanθ= = =

v0=vcosθ

電子垂直進(jìn)入磁場(chǎng),洛侖茲力充當(dāng)向心力 evB=

根據(jù)幾何關(guān)系 2Rcosθ=

解得:B=

答:已知t= 在時(shí)刻射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子恰好能返回板間,則此時(shí)勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度B的大小為


(3)電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)歷時(shí)相等,設(shè)電子在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)周期為T(mén),經(jīng)N板邊緣飛出的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短,在磁場(chǎng)中飛行時(shí)間為

T=

聯(lián)立以上四式可得:

tmin=

答:從電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)開(kāi)始到離開(kāi)磁場(chǎng)的最短時(shí)間是


【解析】(1)由題意,帶電粒子恰能全部從電場(chǎng)中射入磁場(chǎng),則極板間電壓出現(xiàn)峰值時(shí),電子恰好從極板邊緣射出.根據(jù)帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律,就能求出極板間電壓的峰值。
(2)由幾何關(guān)系,先求出在時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,由于電子恰能返回極板,從而得到速度和角度關(guān)系,從而由洛侖茲力提供向心力求出右側(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。
(3)顯然電子經(jīng)N板邊緣飛出的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短,時(shí)間為,而電子在電場(chǎng)中的時(shí)間相等,所以電子從進(jìn)入電場(chǎng)到離開(kāi)磁場(chǎng)的最短時(shí)間就能求出;本題有兩個(gè)臨界狀態(tài):一是所有電子都恰能進(jìn)入磁場(chǎng),則當(dāng)當(dāng)壓最大時(shí),電子從極板的邊緣射入磁場(chǎng).二是電子在電壓出現(xiàn)峰值時(shí),恰能返回極板,有幾何關(guān)系能求出進(jìn)入磁場(chǎng)的速度方向和電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,置于水平地面上的斜面體區(qū)域內(nèi)加有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),有一根細(xì)導(dǎo)體棒被水平放在斜面體上,當(dāng)導(dǎo)體棒中通有垂直紙面向里的恒定電流時(shí),導(dǎo)體棒和斜面體均處于靜止?fàn)顟B(tài),保持其他條件不變,使勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大,導(dǎo)體棒和斜面體仍保持靜止,下列說(shuō)法中正確的是( 。

A.導(dǎo)體棒受到斜面的摩擦力一定減小
B.導(dǎo)體棒受到斜面的支持力一定減小
C.導(dǎo)體棒受到斜面的作用力保持不變
D.斜面體受到地面的摩擦力一定增大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在光滑的水平面上放著ABC三個(gè)物體,ABC的質(zhì)量分別為3m、m、2m.現(xiàn)在讓A物塊以初速度v0向B物體運(yùn)動(dòng),AB相碰后不再分開(kāi),共同向C運(yùn)動(dòng);它們與C相碰后也不再分開(kāi),ABC共同向右運(yùn)動(dòng);求:

(1)ABC共同向右運(yùn)動(dòng)的速度大。
(2)AB與C碰撞過(guò)程中,B對(duì)C物塊的沖量大小.
(3)AB碰撞過(guò)程中的動(dòng)能損失.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】氫原子在某三個(gè)相鄰能級(jí)間躍遷時(shí),可發(fā)出三種不同波長(zhǎng)的輻射光.已知其中的兩個(gè)波長(zhǎng)分別為λ1和λ2 , 且λ1>λ2 , 則另一個(gè)波長(zhǎng)可能是( )
A.λ12
B.λ1﹣λ2
C.
D.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】將氫原子電離,就是從外部給電子以能量,使其從基態(tài)或激發(fā)態(tài)脫離原子核的束縛而成為自由電子.

(1)若要使n=2激發(fā)態(tài)的氫原子電離,至少要用多大能量的光照射該氫原子?
(2)若用波長(zhǎng)200nm的紫外線照射氫原子,則n=2的電子飛到離核無(wú)窮遠(yuǎn)處的動(dòng)能多大?(電子電荷量e=1.6×10﹣19C,電子質(zhì)量me=0.9×10﹣31kg,普朗克常量h=6.63×10﹣34JS)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E,內(nèi)電阻r,電阻R1=R2=R3=r,電容器電容C,當(dāng)開(kāi)關(guān)S由與a接觸到與b接觸電路達(dá)到穩(wěn)定的過(guò)程中,通過(guò)R3的電荷量是( 。

A.0
B. EC
C. EC
D. EC

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲所示,在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示,盤(pán)及盤(pán)中砝碼的質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后面拖動(dòng)的紙帶打上的點(diǎn)計(jì)算出.

(1)當(dāng)Mm的大小關(guān)系滿足________時(shí),才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小約等于盤(pán)及盤(pán)中砝碼的重力.

(2)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí),保持盤(pán)及盤(pán)中砝碼的質(zhì)量一定,改變小車及車中砝碼的質(zhì)量,測(cè)出相應(yīng)的加速度,采用圖象法處理數(shù)據(jù).為了比較容易地觀測(cè)加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系,應(yīng)該做a__________的圖象.

(3)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn),畫(huà)出了各自得到的a圖線如圖乙所示,兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的盤(pán)及盤(pán)中砝碼的質(zhì)量m__________(填“大于”“小于”或“等于”)m丙.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,固定在水平絕緣平面上足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌不計(jì)電阻,但表面粗糙,導(dǎo)軌左端連接一個(gè)電阻R,質(zhì)量為m的金屬棒ab(電阻也不計(jì))放在導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直,整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直,用水平恒力F把a(bǔ)b棒從靜止起向右拉動(dòng)的過(guò)程中( )

A.恒力F做的功等于電路產(chǎn)生的電能
B.恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能
C.克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能
D.恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和棒獲得的動(dòng)能之和

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,導(dǎo)線框abcd與固定直導(dǎo)線AB在同一平面內(nèi),直導(dǎo)線AB中通有恒定電流I,當(dāng)線框由圖示位置向右勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中( )

A.線圈中的感應(yīng)電流方向是abcda
B.線圈中的感應(yīng)電流方向是dcbad
C.線圈中的感應(yīng)電流大小不變
D.線圈中的感應(yīng)電流大小逐漸減小

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