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16.如圖所示,A、B間存在勻強(qiáng)磁場,可使電子在水平方向偏轉(zhuǎn),C、D間存在勻強(qiáng)磁場,可使電子在豎直方向偏轉(zhuǎn),當(dāng)A、B和C、D不接電壓時(shí),電子槍發(fā)出的電子(初速度可視為零)經(jīng)電壓為U=7.2V的加速電場加速后,沿水平直線MN垂直打到豎直熒光屏P的中心O上.以O(shè)為原點(diǎn),豎直方向?yàn)閥軸,水平方向?yàn)閤軸建立直角坐標(biāo)系.當(dāng)在A、B和C、D之間分別加上恒定電壓后,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=9×10-5T,電場的電場強(qiáng)度為E=144N/C,電子從磁場射出后立即進(jìn)入電場,且從電場的右邊界射出,已知磁場沿MN方向的寬度l1=0.06m,電場沿MN方向的寬度為l2=0.08m,電子的質(zhì)量為m=9.0×10-31 kg、電荷量的絕對值e=1.6×10-19 C,試求:
(1)電子加速后的速度大小;
(2)電子在磁場中沿x軸方向偏轉(zhuǎn)的距離;
(3)電子打在屏上的速度大小是多少.

分析 (1)加速過程中根據(jù)動(dòng)能定理即可求解加速電壓;
(2)粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),求出半徑,根據(jù)幾何關(guān)系求出電子在磁場中沿x軸負(fù)方向偏轉(zhuǎn)的距離;
(3)電子進(jìn)入電場后,水平方向作勻速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)幾何關(guān)系求出水平側(cè)移量,進(jìn)而求出電子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.在豎直方向電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng),求出粒子在電場中沿y方向的加速度,根據(jù)v=at求出y方向的速度,根據(jù)速度的合成原則求出電子打在熒光屏上的速度.

解答 解:(1)在電子加速過程中,由動(dòng)能定理有:
eU=12mv02-0,解得:v0=2eUm=1.6×106m/s;
(2)設(shè)電子在磁場中的軌道半徑為R,
由牛頓第二定律得:Bev0=mv20R
解得:R=mv0eBm=0.1m,
粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)的軌跡如圖所示,
由幾何關(guān)系有:(R-x)2+(0.06 m)2=R2
解得:x=0.02m;
(3)如圖所示,電子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí),在水平面內(nèi)的分運(yùn)動(dòng)是沿速度v的方向的勻速直線運(yùn)動(dòng),
位移為:\frac{{l}_{2}}{cosθ},運(yùn)動(dòng)時(shí)間:t=\frac{{l}_{2}}{{v}_{0}cosθ}
由幾何關(guān)系有 cosθ=\frac{R-x}{R},
在豎直方向電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng),
離開電場時(shí)的豎直分速度為:vy=at,
加速度:a=\frac{eE}{m}
電子離開電場時(shí)的速度:v=\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{y}^{2}},
解得:v=2.3×106 m/s,
電子離開電場后做勻速直線運(yùn)動(dòng),故電子打在屏上的速度大小也為v=2.3×106 m/s.
答:(1)電子加速后的速度v0是1.6×106m/s.
(2)電子在磁場中沿x軸負(fù)方向偏轉(zhuǎn)的距離是0.02 m;
(3)電子打在屏上的速度大小v是2.3×106m/s.

點(diǎn)評 電子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)用牛頓第二定律求出半徑,同時(shí)能運(yùn)用幾何關(guān)系來確定半徑與已知長度的關(guān)系.在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng),也要能由幾何關(guān)系求出水平位移,要有空間想象能力,熟練運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的合成法求解速度.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.為了測出電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,除待測電源和開關(guān)、導(dǎo)線以外,還有以下幾組器材:①一個(gè)電流表和一個(gè)電阻箱;②一個(gè)電壓表、一個(gè)電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器;③一個(gè)電壓表和一個(gè)電阻箱;④一個(gè)電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器.上述可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵ā 。?table class="qanwser">A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

7.大小分別為15N和8N的兩個(gè)力,它們的合力大小可能為( �。�
A.25NB.15NC.6ND.1N

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

4.下列屬于國際單位制中的基本物理量的是(  )
A.牛頓B.電場強(qiáng)度C.磁感應(yīng)強(qiáng)度D.電流

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.下列說法正確的是( �。�
A.地表物體所受的重力就是地球?qū)λ娜f有引力
B.共點(diǎn)力就是指作用于物體上同一點(diǎn)的力
C.作用力與反作用力一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失
D.向心力是根據(jù)性質(zhì)命名的力

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.如圖所示,物塊放在斜面上,隨斜面一同在水平方向由左向右勻速運(yùn)動(dòng)距離L,物塊和斜面始終保持相對靜止,關(guān)于物塊受力做功的情況,下列說法正確的是(  )
A.物塊受到的支持力做正功B.物塊受到的摩擦力做正功
C.斜面對物塊的作用力做負(fù)功D.斜面對物塊的作用力做正功

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

8.下列說法不正確的是(  )
A.湯姆生通過對陰極射線研究發(fā)現(xiàn)了電子
B.盧瑟福通過a粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究發(fā)現(xiàn)了原子的核式結(jié)構(gòu)
C.德布羅意用電子的衍射實(shí)驗(yàn)證明了微觀粒子具有波動(dòng)性
D.約里奧.居里和他的夫人發(fā)現(xiàn)了同位素具有放射性

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

5.下列說法正確的是( �。�
A.如果用紫光照射某種金屬發(fā)生光電效應(yīng),改用綠光照射該金屬一定發(fā)生光電效應(yīng)
B.用能量等于氘核結(jié)合能的光子照射靜止氘核,不可能使氘核分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子
C.重核的裂變過程質(zhì)量增大,輕核的聚變過程有質(zhì)量虧損
D.根據(jù)玻爾理論,氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時(shí),要釋放一定頻率的光子,同時(shí)電子的動(dòng)能增大,電勢能減小
E.在康普頓效應(yīng)中,當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí),把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子,因此光子散射后波長變長

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.下面關(guān)于加速度的描述中正確的有( �。�
A.加速度描述了物體速度變化的多少
B.加速度在數(shù)值上等于單位時(shí)間里速度的變化
C.速度改變量越大,加速度就越大
D.加速度與速度方向相同且減小時(shí),物體做減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)加速度減小到零時(shí),速度最小

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同步練習(xí)冊答案
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