(2013?浙江)“電子能量分析器”主要由處于真空中的電子偏轉(zhuǎn)器和探測板組成.偏轉(zhuǎn)器是由兩個(gè)相互絕緣、半徑分別為RA和RB的同心金屬半球面A和B構(gòu)成,A、B為電勢值不等的等勢面,其過球心的截面如圖所示.一束電荷量為e、質(zhì)量為m的電子以不同的動(dòng)能從偏轉(zhuǎn)器左端M的正中間小孔垂直入射,進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場區(qū)域,最后到達(dá)偏轉(zhuǎn)器右端的探測板N,其中動(dòng)能為Ek0的電子沿等勢面C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)N板的正中間.忽略電場的邊緣效應(yīng).
(1)判斷球面A、B的電勢高低,并說明理由;
(2)求等勢面C所在處電場強(qiáng)度E的大;
(3)若半球面A、B和等勢面C的電勢分別為φA、φB和φC,則到達(dá)N板左、右邊緣處的電子,經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場前、后的動(dòng)能改變量△Ek左和△Ek右分別為多少?
(4)比較|△Ek左|和|△Ek右|的大小,并說明理由.
分析:電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),電場力提供向心力受力的方向與電場的方向相反;電子動(dòng)能的改變量等于電場力做功,使用動(dòng)能定理即可.
解答:解:(1)電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),電場力提供向心力,受力的方向與電場的方向相反,所以B板的電勢較高;
(2)電場力提供向心力:eE=
mv2
R

又:R=
RA+RB
2
,EK0=
1
2
mv2

聯(lián)立以上3式,得:E=
4Ek0
e(RA+RB)

(3)到達(dá)N板左、右邊緣處的電子,在運(yùn)動(dòng)的過程中,電場力對它們做功,電子動(dòng)能的改變量等于電場力做功,即:
△EK左=eUCB=e(φCB),△EK右=eUCA=e(φCA
(4)該電場是放射狀電場,內(nèi)側(cè)的電場線密,電場強(qiáng)度大,所以UBC>UCA,即:φCB>φCA,所以:|△EK左|>|△EK右|
答:(1)B板電勢高于A板;   (2)求等勢面C所在處電場強(qiáng)度E的大小E=
4Ek0
e(RA+RB)
;(3)△Ek左=e(φCB),△Ek右=e(φCA);(4)|△Ek左|>|△Ek右|
點(diǎn)評:該題考查帶電粒子在放射狀電場中的運(yùn)動(dòng)與電場力做功,解題的關(guān)鍵是電場力提供向心力,寫出相應(yīng)的表達(dá)式,即可正確解答.屬于中檔題目.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2013?浙江模擬)如圖,水平地面上方被豎直線MN分隔成兩部分,M點(diǎn)左側(cè)地面粗糙,與B球間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5,右側(cè)光滑.MN右側(cè)空間有一范圍足夠大的勻強(qiáng)電場,在O點(diǎn)用長為R=5m的輕質(zhì)絕緣細(xì)繩,拴一個(gè)質(zhì)量mA=0.04kg,帶電量為q=+2×10-4C的小球A,在豎直平面內(nèi)以v=10m/s的速度做順時(shí)針勻速圓周運(yùn)動(dòng),小球A運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)與地面剛好不接觸.處于原長的彈簧左端連在墻上,右端與不帶電的小球B接觸但不粘連,B球的質(zhì)量mB=0.02kg,此時(shí)B球剛好位于M點(diǎn).現(xiàn)用水平向左的推力將B球緩慢推至P點(diǎn)(彈簧仍在彈性限度內(nèi)),MP之間的距離為L=10cm,推力所做的功是W=0.27J,當(dāng)撤去推力后,B球沿地面向右滑動(dòng)恰好能和A球在最低點(diǎn)處發(fā)生正碰,并瞬間成為一個(gè)整體C(A、B、C均可視為質(zhì)點(diǎn)),速度大小變?yōu)?m/s,方向向左;碰撞前后電荷量保持不變,碰后瞬間立即把勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小變?yōu)镋=6×103N/C,電場方向不變,求:
(1)在A、B兩球碰撞前勻強(qiáng)電場的大小和方向;
(2)彈簧具有的最大彈性勢能;
(3)整體C運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)繩的拉力大。ㄈ=10m/s2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2013?浙江模擬)如圖所示,等邊三角形ABC處在勻強(qiáng)電場中,其中電勢φAB=0,φC=φ.保持該電場的大小和方向不變,讓等邊三角形以A點(diǎn)為軸在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)過30°,則此時(shí)的B點(diǎn)電勢為( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2013?浙江模擬)如圖所示,ABCDEF為正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn),P,Q,M分別為AB,ED,AF的中點(diǎn),O為正六邊形的中心.現(xiàn)在六個(gè)頂點(diǎn)依次放入等量正負(fù)電荷.若取無窮遠(yuǎn)電勢為零,以下說法中正確的有( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2013?浙江模擬)如圖所示為由地面同一點(diǎn)踢出一個(gè)足球的三條飛行路徑,三條路徑的最高點(diǎn)是同高的.忽略空氣對飛行的影響.下列說法正確的是(  )

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2013?浙江模擬)如圖1所示,水平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系的第一象限有磁場分布,方向垂直于水平面向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度沿y軸方向沒有變化,與橫坐標(biāo)x的關(guān)系如圖2所示,圖線是雙曲線(坐標(biāo)軸是漸進(jìn)線);頂角θ=45°的光滑金屬長導(dǎo)軌 MON固定在水平面內(nèi),ON與x軸重合,一根與ON垂直的長導(dǎo)體棒在水平向右的外力作用下沿導(dǎo)軌MON向右滑動(dòng),導(dǎo)體棒在滑動(dòng)過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸.已知t=0時(shí),導(dǎo)體棒位于頂角O處;導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m=2kg;OM、ON接觸處O點(diǎn)的接觸電阻為R=0.5Ω,其余電阻不計(jì);回路電動(dòng)勢E與時(shí)間t的關(guān)系如圖3所示,圖線是過原點(diǎn)的直線.求:
(1)t=2s時(shí)流過導(dǎo)體棒的電流強(qiáng)度I2的大。
(2)1~2s時(shí)間內(nèi)回路中流過的電量q的大;
(3)導(dǎo)體棒滑動(dòng)過程中水平外力F(單位:N)與橫坐標(biāo)x(單位:m)的關(guān)系式.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案