【題目】由電子加速器、偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)組成裝置可以實(shí)現(xiàn)電子擴(kuò)束。偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)由加了電壓相距為d的兩塊水平平行放置的導(dǎo)體板組成,如圖1所示。大量電子由靜止開始,經(jīng)電壓為的加速電場(chǎng)加速后,連續(xù)不斷地沿平行板的方向從兩板正中間射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng);當(dāng)兩板不帶電時(shí),這些電子通過兩板之間的時(shí)間為,當(dāng)在兩板間加如圖2所示的周期為、偏轉(zhuǎn)電壓峰值為的交變電壓時(shí)所有電子恰好都能從兩板間通過,已知電子的電荷量為,質(zhì)量為m,電子重力和它們之間相互作用力均忽略不計(jì);求:

(1)電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的初速度大;

(2)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓;

(3)哪個(gè)時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子,會(huì)從距離中線上方飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。

【答案】(1) (2) (3),n =1,2,3,…)

【解析】

電子在加速電場(chǎng)中,由動(dòng)能定理得電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的初速度v0大小,電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做分段類平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向做分段勻變速運(yùn)動(dòng),從圖可以看出在時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電子,出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)上、下偏移量最大,由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓;進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子,會(huì)從中線上方處飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出;

解:(1)電子在加速電場(chǎng)中,由動(dòng)能定理得:

解得:

(2)電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做分段類平拋運(yùn)動(dòng)

水平方向勻速運(yùn)動(dòng),速度

豎直方向做分段勻變速運(yùn)動(dòng),其速度-時(shí)間圖象如圖所示。

從圖可以看出在時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電子,出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)上、下偏移量最大, 依題意得:

由牛頓第二定律:

由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式:

解得偏轉(zhuǎn)電壓:

(3)設(shè):tx時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子,會(huì)從中線上方處飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)

由運(yùn)動(dòng)公式可得:

解方程組得:

所以在n =0,1,2,…)時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子,會(huì)從中線上方飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)

同理可得:n =1,2,3,…)時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子,也會(huì)從中線上方飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】千人震實(shí)驗(yàn)可以用如圖所示的電路完成。電路主要由幾位同學(xué)手拉手與一節(jié)電動(dòng)勢(shì)為1.5V的干電池、幾根導(dǎo)線、開關(guān)和一個(gè)有鐵芯的多匝線圈構(gòu)成。以下說法正確的是

A. 在閉合開關(guān)瞬間會(huì)使連成一串的同學(xué)有觸電感覺

B. 在斷開開關(guān)瞬間會(huì)使連成一串的同學(xué)有觸電感覺

C. 人有觸電感覺時(shí)流過人體的電流大于流過線圈的電流

D. 人有觸電感覺時(shí)有很高電壓加在兩手間且左邊電勢(shì)高

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】有一個(gè)豎直固定放置的四分之一光滑圓弧軌道,軌道圓心O到地面的高度為h,小球從軌道最高點(diǎn)A由靜止開始沿著圓弧軌道滑下,從軌道最低點(diǎn)B離開軌道,然后做平拋運(yùn)動(dòng)落到水平地面上的C點(diǎn),C點(diǎn)與A點(diǎn)的水平距離也等于h,則下列說法正確的是

A. 當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到軌道最低點(diǎn)B時(shí),軌道對(duì)它的支持力等于重力的4

B. 小球在圓弧軌道上運(yùn)動(dòng)的過程中,重力對(duì)小球的沖量在數(shù)值上大于圓弧的支持力對(duì)小球的沖量

C. 根據(jù)已知條件可以求出該四分之一圓弧軌道的軌道半徑為0.2h

D. 小球做平拋運(yùn)動(dòng)落到地面時(shí)的速度與水平方向夾角θ的正切值tanθ=0.5

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】有兩條傾斜的足夠長光滑導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ,間距為L,導(dǎo)軌上有一輛載有磁鐵的小車,總質(zhì)量為m,磁鐵的N極在下,S極在上,磁鐵的端面為邊長L的正方形(與小車寬度相同),設(shè)磁場(chǎng)可視為集中在端面且垂直端面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。兩條導(dǎo)軌間接有4根長為L、電阻均為r的金屬棒,相鄰兩根金屬棒之間距離都為L,其余電阻不計(jì)。將小車從第一根金屬棒A1B1上方某處靜止釋放,當(dāng)小車前端運(yùn)動(dòng)到A1B1棒位置時(shí)恰好作勻速運(yùn)動(dòng),試求:

(1)小車通過A1B1棒時(shí),A1B1棒的電流方向及A1B1棒兩端的電勢(shì)差;

(2)小車通過四根金屬棒的過程中,A1B1棒產(chǎn)生的熱量;

(3)若小車前端靠近A1B1棒釋放,小車通過四根金屬棒過程中,通過A1B1棒的電量。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示的皮帶傳動(dòng)裝置中,甲、乙、丙三輪的軸均為水平軸,其中甲、丙兩輪半徑相等,乙輪半徑是丙輪半徑的一半.A,B,C三點(diǎn)分別是甲、乙、丙三輪的邊緣點(diǎn),若傳動(dòng)中皮帶不打滑,則(  )

A. AB兩點(diǎn)的線速度大小之比為21B. A,C兩點(diǎn)的角速度大小之比為12

C. AC兩點(diǎn)的向心加速度大小之比為14D. A,B兩點(diǎn)向心加速度大小之比為21

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】兩顆衛(wèi)星都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),衛(wèi)星A軌道半徑為36000km,衛(wèi)星B軌道半徑為21500km。下列說法正確的是

A. 兩顆衛(wèi)星的發(fā)射速度均小于第一宇宙速度

B. 衛(wèi)星A的速率比衛(wèi)星B的大

C. 衛(wèi)星A的加速度小于衛(wèi)星B的加速度

D. 衛(wèi)星A的運(yùn)動(dòng)周期小于衛(wèi)星B的運(yùn)動(dòng)周期

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,物體甲從A點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到B,再從B點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到C;同時(shí)物體乙沿直線直接從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C。甲、乙所用的時(shí)間相等。下列說法正確的是

A. 甲、乙的位移相同

B. 甲、乙的路程相同

C. 甲、乙的平均速度不同

D. 甲、乙的瞬時(shí)速度大小時(shí)刻相同

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】游樂場(chǎng)的過山車可以底朝上在圓軌道上運(yùn)行,游客卻不會(huì)掉下來,其模型如圖所示的小球運(yùn)動(dòng)。D為圓軌道最高點(diǎn),B為軌道底部。小球從高度為h處的A點(diǎn)由靜止開始下滑,忽略摩擦和空氣阻力。下列表述正確的有

A. h越大,小球到達(dá)B處時(shí)的速度越大

B. 小球運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)軌道所受的壓力大于小球的重力

C. 小球過D點(diǎn)的速度可以為零

D. h越大,小球運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)軌道所受的壓力越小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一足夠長的絕緣管豎直放置在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,其中電場(chǎng)強(qiáng)度為E,方向水平向右;磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向外。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球,從靜止釋放沿管下滑,小球與管壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。

1)畫出小球剛開始下滑速度較小時(shí)的受力示意圖。

2)小球速度多大時(shí),其加速度最大?最大加速度是多少?

3)小球下滑的最大速度是多少?

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