選做題.在以下兩題中選擇一題完成.多做不加分
如圖所示,足夠長(zhǎng)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿(mǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),現(xiàn)從ad邊的中心O點(diǎn)處,垂直磁場(chǎng)方向射入一速度為v0的帶正電粒子,v0與ad邊的夾角為30°.已知粒子質(zhì)量為m,帶電量為q,ad邊長(zhǎng)為L(zhǎng),不計(jì)粒子的重力.
(1)求要使粒子能從ab邊射出磁場(chǎng),v0的大小范圍.
(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間是多少?在這種情況下,粒子將從什么范圍射出磁場(chǎng)?
19-B湯姆生用來(lái)測(cè)定電子的比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,真空管內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子(不計(jì)初速、重力和電子間的相互作用)經(jīng)加速電壓加速后,穿過(guò)A′中心的小孔沿中心軸O1O的方向進(jìn)入到兩塊水平正對(duì)放置的平行極板P和P'間的區(qū)域.當(dāng)極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí),電子束打在熒光屏的中心O點(diǎn)處,形成了一個(gè)亮點(diǎn);加上偏轉(zhuǎn)電壓U后,亮點(diǎn)偏離到O′點(diǎn),(O′與O點(diǎn)的豎直間距為d,水平間距可忽略不計(jì).此時(shí),在P和P′間的區(qū)域,再加上一個(gè)方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時(shí),亮點(diǎn)重新回到O點(diǎn).已知極板水平方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1,極板間距為b,極板右端到熒光屏的距離為L(zhǎng)2(如圖所示).
(1)求打在熒光屏O點(diǎn)的電子速度的大小.
(2)推導(dǎo)出電子的比荷的表達(dá)式
分析:A、(1)粒子速度越大,則軌道半徑越大,畫(huà)出軌跡圓與ab邊相切和與cd邊相切的兩種臨界情況進(jìn)行分析即可;
(2)當(dāng)粒子從ao間射出時(shí),圓心角最大,所用時(shí)間最長(zhǎng),根據(jù)洛倫茲力提供向心力計(jì)算即可.
B、(1)電子受到的電場(chǎng)力與洛淪茲力平衡時(shí),電子做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),亮點(diǎn)重新回復(fù)到中心O點(diǎn),根據(jù)平衡條件列式即可;
(2)當(dāng)極板間僅有偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí),電子先做類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng),然后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列式計(jì)算出總的偏轉(zhuǎn)量即可求解.
解答:A、(1)畫(huà)出從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)的粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的動(dòng)態(tài)圓,能夠從ab邊射出的粒子的臨界軌跡如圖所示;

軌跡與dc邊相切時(shí),射到ab邊上的A點(diǎn),此時(shí)軌跡圓心為O1,則軌道半徑r1=L,由qv0B=m
v2
r1
,得最大速度v0=
qBl
m

  軌跡與ab邊相切時(shí),射到ab邊上的B點(diǎn),此時(shí)軌跡圓心為O2,則軌道半徑r2=
L
3
,由qv0B=m
v2
r2
,得最小速度v0=
qBl
3m

  所以粒子能夠從ab邊射出的速度范圍為:
qBL
3m
v0
qBL
m

(2)當(dāng)粒子從ad邊射出時(shí),時(shí)間均相等,且為最長(zhǎng)時(shí)間,因轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為300°,所以最長(zhǎng)時(shí)間:tm=
5
6
T=
5πm
3qB
,射出的范圍為:OC=r2=
L
3

B.(1)當(dāng)電子受到的電場(chǎng)力與洛淪茲力平衡時(shí),電子做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),亮點(diǎn)重新回復(fù)到中心O點(diǎn),設(shè)電子的速度為v,則  evB=eE
得  v=
E
B
即   v=
U
Bb

(2)當(dāng)極板間僅有偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) 時(shí),電子以速度v進(jìn)入后,豎直方向作勻加速運(yùn)動(dòng),加速度為a=
eU
mb

電子在水平方向作勻速運(yùn)動(dòng),在電場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為  t1=
L1
v

這樣,電子在電場(chǎng)中,豎直向上偏轉(zhuǎn)的距離為  d1=
1
2
a
t
2
1
=
e
L
2
1
U
2mv2b

離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)豎直向上的分速度為  v1=at1=
eL1U
mvb

電子離開(kāi)電場(chǎng)后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),經(jīng)t2時(shí)間到達(dá)熒光屏  t2=
L2
v

t2時(shí)間內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)的距離為    d2=vt2=
eUL1L2
mv2b

這樣,電子向上的總偏轉(zhuǎn)距離為   d=d1+d2=
eU
mv2b
L1(L2+
L1
2
)

可解得  
e
m
=
Ud
B2bL1(L2+L1/2)
點(diǎn)評(píng):本題第一小題關(guān)鍵找出兩個(gè)臨界情況的軌跡,然后根據(jù)洛倫茲力提供向心力列式求解;第二小題關(guān)鍵是運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解與合成的知識(shí),結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解出總偏轉(zhuǎn)量.
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相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

選做題(請(qǐng)從A、B和C三小題中選定兩小題作答,并在答題卡上把所選題目對(duì)應(yīng)字母后的方框涂滿(mǎn)涂黑.如都作答則按A、B兩小題評(píng)分.)
A.(選修模塊3-3)
(1)奧運(yùn)祥云火炬的燃燒系統(tǒng)由燃?xì)夤蓿▋?nèi)有液態(tài)丙烷)、穩(wěn)壓裝置和燃燒器三部分組成,當(dāng)穩(wěn)壓閥打開(kāi)以后,燃?xì)庖詺鈶B(tài)形式從氣罐里出來(lái),經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓閥后進(jìn)入燃燒室進(jìn)行燃燒.則以下說(shuō)法中正確的是______.
A.燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程中要對(duì)外做功
B.燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程中分子的分子勢(shì)能減少
C.燃?xì)庠谌紵胰紵倪^(guò)程中分子的分子勢(shì)能增加
D.燃?xì)庠谌紵筢尫旁谥車(chē)h(huán)境中的能量很容易被回收再利用
(2)對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,下列說(shuō)法正確的是______.
A.如果保持氣體的體積不變,溫度升高,壓強(qiáng)減小
B.如果保持氣體的體積不變,溫度升高,壓強(qiáng)增大
C.如果保持氣體的溫度不變,體積越小,壓強(qiáng)越大
D.如果保持氣體的壓強(qiáng)不變,溫度越高,體積越小
(3)某運(yùn)動(dòng)員吸一口氣,吸進(jìn)400cm3的空氣,據(jù)此估算他所吸進(jìn)的空氣分子的總數(shù)為_(kāi)_____個(gè).已知1mol氣體處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的體積是22.4L.(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
B.(選修模塊3-4)
(1)在以下各種說(shuō)法中,正確的是______.
A.四川汶川縣發(fā)生8.0級(jí)強(qiáng)烈地震,地震波是機(jī)械波,其中既有橫波也有縱波
B.相對(duì)論認(rèn)為,真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的
C.如果測(cè)量到來(lái)自遙遠(yuǎn)星系上某些元素發(fā)出的光波波長(zhǎng)比地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)光的波長(zhǎng)長(zhǎng),這說(shuō)明該星系正在遠(yuǎn)離我們而去
D.照相機(jī)鏡頭采用鍍膜技術(shù)增加透射光,這是利用了光的衍射原理.
(2)一列橫波在x軸上傳播,圖1甲為t=0時(shí)的波動(dòng)圖象,圖1乙為介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象.該波的波長(zhǎng)為_(kāi)_____m,頻率為_(kāi)_____Hz,波速為_(kāi)_____m/s,傳播方向?yàn)開(kāi)_____.
(3)如圖2所示,一單色光束a,以入射角i=60°從平行玻璃磚上表面O點(diǎn)入射.已知平行玻璃磚厚度為d=10cm,玻璃對(duì)該單色光的折射率為n=
3
.則光束從上表面進(jìn)入玻璃磚的折射角為_(kāi)_____,光在玻璃磚中的傳播的時(shí)間為_(kāi)_____.
C.(選修模塊3-5)
(1)在光電效應(yīng)現(xiàn)象中,下列說(shuō)法中正確的是______.
A.入射光的強(qiáng)度越大,光電子的最大初動(dòng)能越大
B.光電子的最大初動(dòng)能隨照射光的頻率增大而增大
C.對(duì)于任何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長(zhǎng)”,入射光的波長(zhǎng)必須小于此波長(zhǎng),才能產(chǎn)生光電效應(yīng)
D.對(duì)于某種金屬,只要入射光的強(qiáng)度足夠大,就會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)
(2)鈾(
 238
 92
U
)經(jīng)過(guò)α、β衰變形成穩(wěn)定的鉛(
 206
 82
U
),問(wèn)在這一變化過(guò)程中,共轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子的中子數(shù)是______個(gè).
(3)在橄欖球比賽中,一個(gè)95kg的橄欖球前鋒以5m/s的速度跑動(dòng),想穿越防守隊(duì)員到底線(xiàn)觸地得分.就在他剛要到底線(xiàn)時(shí),迎面撞上了對(duì)方兩名均為75kg的隊(duì)員,一個(gè)速度為2m/s,另一個(gè)為4m/s,然后他們就扭在了一起.
①他們碰撞后的共同速率是______;
②在圖3,右面方框中標(biāo)出碰撞后他們動(dòng)量的方向,并說(shuō)明這名前鋒能否得分:______.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

選做題.在以下兩題中選擇一題完成.多做不加分
如圖所示,足夠長(zhǎng)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿(mǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),現(xiàn)從ad邊的中心O點(diǎn)處,垂直磁場(chǎng)方向射入一速度為v0的帶正電粒子,v0與ad邊的夾角為30°.已知粒子質(zhì)量為m,帶電量為q,ad邊長(zhǎng)為L(zhǎng),不計(jì)粒子的重力.
(1)求要使粒子能從ab邊射出磁場(chǎng),v0的大小范圍.
(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間是多少?在這種情況下,粒子將從什么范圍射出磁場(chǎng)?
19-B湯姆生用來(lái)測(cè)定電子的比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,真空管內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子(不計(jì)初速、重力和電子間的相互作用)經(jīng)加速電壓加速后,穿過(guò)A′中心的小孔沿中心軸O1O的方向進(jìn)入到兩塊水平正對(duì)放置的平行極板P和P'間的區(qū)域.當(dāng)極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí),電子束打在熒光屏的中心O點(diǎn)處,形成了一個(gè)亮點(diǎn);加上偏轉(zhuǎn)電壓U后,亮點(diǎn)偏離到O′點(diǎn),(O′與O點(diǎn)的豎直間距為d,水平間距可忽略不計(jì).此時(shí),在P和P′間的區(qū)域,再加上一個(gè)方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時(shí),亮點(diǎn)重新回到O點(diǎn).已知極板水平方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1,極板間距為b,極板右端到熒光屏的距離為L(zhǎng)2(如圖所示).
(1)求打在熒光屏O點(diǎn)的電子速度的大。
(2)推導(dǎo)出電子的比荷的表達(dá)式

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科目:高中物理 來(lái)源:2012-2013學(xué)年江蘇省淮安市漣水中學(xué)高三(上)第二次調(diào)研物理試卷(解析版) 題型:解答題

選做題(請(qǐng)從A、B和C三小題中選定兩小題作答,并在答題卡上把所選題目對(duì)應(yīng)字母后的方框涂滿(mǎn)涂黑.如都作答則按A、B兩小題評(píng)分.)
A.(選修模塊3-3)
(1)奧運(yùn)祥云火炬的燃燒系統(tǒng)由燃?xì)夤蓿▋?nèi)有液態(tài)丙烷)、穩(wěn)壓裝置和燃燒器三部分組成,當(dāng)穩(wěn)壓閥打開(kāi)以后,燃?xì)庖詺鈶B(tài)形式從氣罐里出來(lái),經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓閥后進(jìn)入燃燒室進(jìn)行燃燒.則以下說(shuō)法中正確的是______.
A.燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程中要對(duì)外做功
B.燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程中分子的分子勢(shì)能減少
C.燃?xì)庠谌紵胰紵倪^(guò)程中分子的分子勢(shì)能增加
D.燃?xì)庠谌紵筢尫旁谥車(chē)h(huán)境中的能量很容易被回收再利用
(2)對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,下列說(shuō)法正確的是______.
A.如果保持氣體的體積不變,溫度升高,壓強(qiáng)減小
B.如果保持氣體的體積不變,溫度升高,壓強(qiáng)增大
C.如果保持氣體的溫度不變,體積越小,壓強(qiáng)越大
D.如果保持氣體的壓強(qiáng)不變,溫度越高,體積越小
(3)某運(yùn)動(dòng)員吸一口氣,吸進(jìn)400cm3的空氣,據(jù)此估算他所吸進(jìn)的空氣分子的總數(shù)為_(kāi)_____個(gè).已知1mol氣體處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的體積是22.4L.(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
B.(選修模塊3-4)
(1)在以下各種說(shuō)法中,正確的是______.
A.四川汶川縣發(fā)生8.0級(jí)強(qiáng)烈地震,地震波是機(jī)械波,其中既有橫波也有縱波
B.相對(duì)論認(rèn)為,真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的
C.如果測(cè)量到來(lái)自遙遠(yuǎn)星系上某些元素發(fā)出的光波波長(zhǎng)比地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)光的波長(zhǎng)長(zhǎng),這說(shuō)明該星系正在遠(yuǎn)離我們而去
D.照相機(jī)鏡頭采用鍍膜技術(shù)增加透射光,這是利用了光的衍射原理.
(2)一列橫波在x軸上傳播,圖1甲為t=0時(shí)的波動(dòng)圖象,圖1乙為介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象.該波的波長(zhǎng)為_(kāi)_____m,頻率為_(kāi)_____Hz,波速為_(kāi)_____m/s,傳播方向?yàn)開(kāi)_____.
(3)如圖2所示,一單色光束a,以入射角i=60°從平行玻璃磚上表面O點(diǎn)入射.已知平行玻璃磚厚度為d=10cm,玻璃對(duì)該單色光的折射率為n=.則光束從上表面進(jìn)入玻璃磚的折射角為_(kāi)_____,光在玻璃磚中的傳播的時(shí)間為_(kāi)_____.
C.(選修模塊3-5)
(1)在光電效應(yīng)現(xiàn)象中,下列說(shuō)法中正確的是______.
A.入射光的強(qiáng)度越大,光電子的最大初動(dòng)能越大
B.光電子的最大初動(dòng)能隨照射光的頻率增大而增大
C.對(duì)于任何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長(zhǎng)”,入射光的波長(zhǎng)必須小于此波長(zhǎng),才能產(chǎn)生光電效應(yīng)
D.對(duì)于某種金屬,只要入射光的強(qiáng)度足夠大,就會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)
(2)鈾()經(jīng)過(guò)α、β衰變形成穩(wěn)定的鉛(),問(wèn)在這一變化過(guò)程中,共轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子的中子數(shù)是______個(gè).
(3)在橄欖球比賽中,一個(gè)95kg的橄欖球前鋒以5m/s的速度跑動(dòng),想穿越防守隊(duì)員到底線(xiàn)觸地得分.就在他剛要到底線(xiàn)時(shí),迎面撞上了對(duì)方兩名均為75kg的隊(duì)員,一個(gè)速度為2m/s,另一個(gè)為4m/s,然后他們就扭在了一起.
①他們碰撞后的共同速率是______;
②在圖3,右面方框中標(biāo)出碰撞后他們動(dòng)量的方向,并說(shuō)明這名前鋒能否得分:______.

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科目:高中物理 來(lái)源:《第2章 磁場(chǎng)》2007年單元測(cè)試卷(蘇苑高級(jí)中學(xué))(解析版) 題型:解答題

選做題.在以下兩題中選擇一題完成.多做不加分
如圖所示,足夠長(zhǎng)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿(mǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),現(xiàn)從ad邊的中心O點(diǎn)處,垂直磁場(chǎng)方向射入一速度為v的帶正電粒子,v與ad邊的夾角為30°.已知粒子質(zhì)量為m,帶電量為q,ad邊長(zhǎng)為L(zhǎng),不計(jì)粒子的重力.
(1)求要使粒子能從ab邊射出磁場(chǎng),v的大小范圍.
(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間是多少?在這種情況下,粒子將從什么范圍射出磁場(chǎng)?
19-B湯姆生用來(lái)測(cè)定電子的比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,真空管內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子(不計(jì)初速、重力和電子間的相互作用)經(jīng)加速電壓加速后,穿過(guò)A′中心的小孔沿中心軸O1O的方向進(jìn)入到兩塊水平正對(duì)放置的平行極板P和P'間的區(qū)域.當(dāng)極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí),電子束打在熒光屏的中心O點(diǎn)處,形成了一個(gè)亮點(diǎn);加上偏轉(zhuǎn)電壓U后,亮點(diǎn)偏離到O′點(diǎn),(O′與O點(diǎn)的豎直間距為d,水平間距可忽略不計(jì).此時(shí),在P和P′間的區(qū)域,再加上一個(gè)方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時(shí),亮點(diǎn)重新回到O點(diǎn).已知極板水平方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1,極板間距為b,極板右端到熒光屏的距離為L(zhǎng)2(如圖所示).
(1)求打在熒光屏O點(diǎn)的電子速度的大。
(2)推導(dǎo)出電子的比荷的表達(dá)式

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